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에이 복열 앵귤러 콘택트 베어링 단일 외부 링 내에 나란히 배열된 두 줄의 볼을 포함하는 롤링 요소 베어링으로, 두 줄은 일반적으로 정의된 접촉각으로 궤도와 접촉합니다. 25° 또는 30° - 베어링 축에 대해 90°가 아닌. 이 앵귤러 콘택트 형상을 통해 베어링은 반경방향 하중(샤프트에 수직)과 축방향 하중(샤프트 축을 따라)을 동시에 전달할 수 있으며, 이중열 배열은 동일한 외경의 단열 앵귤러 콘택트 베어링보다 훨씬 더 높은 부하 용량과 틸팅 모멘트에 대한 더 큰 강성을 제공합니다.
실제 엔지니어링 측면에서 복열 앵귤러 콘택트 베어링은 두 개의 개별 단열 앵귤러 콘택트 베어링을 대면 또는 연속으로 장착해야 하는 것을 대체합니다. 이를 통해 더 좁은 축 공간에서 조립 중 일치하는 예압이 필요하지 않습니다. 이는 무거운 결합 하중과 공간 제약이 결합된 응용 분야, 특히 공작 기계 스핀들, 자동차 휠 허브, 기어박스 및 펌프에 매우 효율적인 베어링 솔루션을 제공합니다.
단일 또는 이중 열의 앵귤러 콘택트 베어링을 정의하는 특징은 접촉각입니다. 즉, 볼의 접촉점을 내부 및 외부 궤도와 연결하는 선과 베어링 축에 수직인 평면 사이의 각도입니다. 깊은 홈 볼 베어링에서 이 각도는 무부하 조건에서 사실상 0입니다. 앵귤러 콘택트 베어링에서는 설계된 고정 형상입니다.
접촉각은 축방향 부하 용량과 반경방향 부하 용량의 비율을 결정합니다. 접촉각이 클수록 반경방향 용량에 비해 축방향 하중 용량이 증가합니다. 접촉각이 작을수록 그 반대가 됩니다. 관계는 상업용 베어링에 사용되는 실제 접촉각 범위 내에서 대략 선형입니다.
에이 single-row angular contact bearing loaded radially generates an internal axial force component as a consequence of its contact angle—this is the induced axial load. When two single-row angular contact bearings are paired, they are arranged so that their induced axial loads oppose each other and cancel. In a double row angular contact bearing, this balance is achieved internally within the single bearing unit because the two rows have their contact angles opposed: one row carries axial force in one direction, the other row carries axial force in the opposite direction. The result is a bearing that is inherently balanced for bidirectional axial load without any special mounting arrangement.
복열 앵귤러 콘택트 베어링의 내부 구조를 이해하면 성능 이점과 특정 작동 요구 사항이 모두 설명됩니다.
외부 링은 지정된 볼 크기와 접촉각에 필요한 정확한 곡률로 가공된 2개의 궤도 홈이 있는 단일 부품입니다. 일체형 구조는 두 궤도 사이의 완벽한 동심을 보장하고 이중 열 베어링에 틸팅 모멘트 저항을 제공하는 구조적 강성을 제공합니다. 이는 두 개의 링이 독립적인 구성 요소인 쌍을 이루는 단일 행 배열에는 없는 기능입니다.
복열 앵귤러 콘택트 베어링의 내부 링은 단일 부품 또는 분할(2개 부품) 구조일 수 있습니다. 단일 부품 내부 링은 최대의 강성을 제공하며 대부분의 표준 복렬 설계에 사용됩니다. 내부 링이 분리 가능한 두 개의 반쪽으로 구성되어 있는 분할 내부 링을 사용하면 더 큰 볼 보완물을 조립할 수 있어 부하 용량이 증가합니다. 그러나 분할 조인트는 잠재적인 응력 집중 원인을 유발하고 베어링이 안정적으로 작동할 수 있는 최대 속도를 제한합니다.
복열 앵귤러 콘택트 베어링의 각 행에는 볼의 전체 보완(인접 볼 사이에 필요한 최소 간격을 유지하면서 수용할 수 있는 최대 볼 수)이 포함되어 있습니다. 케이지(리테이너)는 각 열 내에서 균일한 볼 간격을 유지하고 볼 간 접촉을 방지하며 베어링이 회전할 때 언로드 영역을 통해 볼을 안내합니다. 복열 앵귤러 콘택트 베어링용 케이지는 일반적으로 작동 속도, 온도 및 윤활 조건에 따라 프레스 강철, 폴리아미드(나일론) 또는 기계 가공된 황동으로 만들어집니다.
복열 앵귤러 콘택트 베어링 정의된 내부 예압으로 제조됩니다. 즉, 외부 하중이 가해지기 전에 제조 과정에서 내부 링 궤도와 외부 링 궤도 사이의 볼에 사전 압축이 적용됩니다. 이 예압은 내부 틈새를 제거하고 베어링 강성을 높이며 주행 정확도를 크게 향상시킵니다. 예압은 경(C), 중(CA) 또는 중(CB)으로 지정되며 마이크로미터 미만의 런아웃 정확도가 요구되는 공작 기계 스핀들 응용 분야에 중요한 매개변수입니다. 에이 bearing with excessive preload will overheat and fail prematurely; insufficient preload produces vibration and reduced accuracy under load.
복열 앵귤러 콘택트 베어링의 성능 특성은 형상, 치수, 부품의 재질 및 품질에 따라 결정됩니다. 다음 정량적 관계는 이 베어링 유형을 지정하는 시기와 이유를 이해하는 데 중요합니다.
복열 앵귤러 콘택트 베어링의 동적 정격 하중(C)(베어링이 백만 회전의 이론적 정격 수명을 갖는 하중)은 대략 다음과 같습니다. 1.6~1.8배 동일한 보어 직경과 시리즈의 비교 가능한 단열 앵귤러 콘택트 베어링의 동적 정격 하중. 이러한 증가는 적용된 하중을 공유하는 추가 볼 열을 반영합니다. 베어링이 궤도나 볼의 영구 변형을 일으키지 않고 견딜 수 있는 최대 하중을 정의하는 정정격 하중(C₀)은 단열 베어링에 비해 유사한 비례 증가를 보여줍니다.
베어링 강성(하중 시 탄성 편향에 대한 저항)은 공작 기계 스핀들의 중요한 매개변수입니다. 여기서 편향은 가공된 공작물의 치수 오류로 직접 변환됩니다. 복열 앵귤러 콘택트 베어링의 일체형 외부 링은 두 열의 접촉점 사이에 고정된 알려진 거리를 제공하여 돌출된 공구 하중이나 편심 가공물 힘으로 인해 샤프트가 기울어지는 것을 방지하는 안정적인 모멘트 암을 생성합니다. 이러한 틸팅 모멘트 저항은 복렬 앵귤러 콘택트 베어링이 수동 및 CNC 터닝, 밀링 및 연삭 장비 모두를 위한 공작 기계 스핀들에서 표준 선택인 주된 이유 중 하나입니다.
복열 앵귤러 콘택트 베어링의 최대 작동 속도는 두 줄의 롤링 요소에서 더 많은 열이 발생하고 예압 작동과 관련된 더 높은 내부 응력으로 인해 유사한 단열 앵귤러 콘택트 베어링의 속도보다 낮습니다. 베어링 카탈로그는 일반적으로 두 가지 속도 제한을 지정합니다.
보어 직경이 70mm인 일반적인 복열 앵귤러 콘택트 베어링의 경우 속도 제한은 다음과 같습니다. 5,000~12,000rpm 시리즈, 케이지 재질, 윤활 방법 및 예압 수준에 따라 공통됩니다. 오일 미스트 또는 제트 윤활은 그리스 윤활 열 한계를 넘어 달성 가능한 속도를 확장합니다.
복열 앵귤러 콘택트 베어링이 가장 적합한 위치를 이해하기 위해 이를 가장 일반적인 대안과 비교하면 구체적인 장점과 한계가 명확해집니다.
| 기준 | 이중 행 각도 접촉 | 쌍을 이루는 단일 행 각도 접촉 | 깊은 홈 볼 베어링 | 테이퍼 롤러 베어링(쌍) |
|---|---|---|---|---|
| 레이디얼 하중 용량 | 높음 | 높음 | 보통 | 매우 높음 |
| 양방향 축 용량 | 높음 | 높음 | 낮음-보통 | 높음 |
| 틸팅 모멘트 저항 | 아주 좋음 | 양호(간격에 따라 다름) | 나쁨 | 좋음 |
| 에이xial space required | 콤팩트 | 더 넓음(2개의 별도 베어링) | 좁다 | 와이드 |
| 최대 속도 성능 | 보통–High | 높음 | 매우 높음 | 보통 |
| 실행 정확도 | 매우 높음 (precision classes available) | 높음 (matched pair required) | 보통 | 보통 |
| 에이ssembly simplicity | 단순함(단일 장치, 사전 로드됨) | 복잡함(예압에는 일치하는 쌍이 필요함) | 단순 | 보통 (preload adjustment needed) |
복열 앵귤러 콘택트 베어링이 제공하는 특정 특성 조합으로 인해 대안이 부적절하거나 효율성이 떨어지는 여러 까다로운 응용 분야에 최적으로 설계되었습니다.
선반, 밀링 기계, 연삭 기계 및 머시닝 센터의 공작 기계 스핀들에는 매우 견고하고 정확하며 결합된 반경 방향 및 축 방향 절삭력을 견딜 수 있고 스핀들 카트리지에 들어갈 만큼 컴팩트한 베어링이 필요합니다. ISO 정밀 등급 P5, P4 또는 P2(ABEC 5, 7 또는 9와 동일)로 지정된 복열 앵귤러 콘택트 베어링은 다음과 같은 낮은 방사형 런아웃 값을 달성합니다. 1~3 마이크로미터 가장 높은 정밀도 등급에서는 정확도가 낮은 베어링 배열로는 불가능한 가공된 공작물의 표면 마감 및 치수 공차를 가능하게 합니다.
최신 자동차 비구동 앞바퀴 허브 어셈블리(일부 설계에서는 뒷바퀴 어셈블리)는 이중열 앵귤러 콘택트 베어링을 중앙 하중 전달 요소로 사용합니다. 차량 중량은 큰 방사형 하중으로 작용하고, 코너링 힘은 양방향 축 구성요소를 추가하며, 제동 및 가속은 휠 허브에서 틸팅 모멘트를 생성합니다. 이러한 조합으로 인해 이중 열 각도 접촉 베어링이 자연스럽게 선택됩니다. 자동차 사양 휠 허브 베어링은 일반적으로 휠 및 브레이크 디스크 부착용 플랜지가 통합된 평생 밀봉 장치로, 일반적으로 수명 기간 동안 현장 윤활 조정이 필요하지 않습니다. 150,000~250,000km .
원심 펌프와 팬은 임펠러 무게와 유압/공기 역학적 힘으로 인해 상당한 반경 방향 하중이 발생하고, 압력 차이와 벨트 또는 커플링 정렬 불량으로 인한 축 하중이 결합됩니다. 이러한 기계의 베어링 하우징에 있는 복열 앵귤러 콘택트 베어링은 이러한 결합된 하중을 효율적으로 처리하는 동시에 신뢰할 수 있는 샤프트 씰링에 필요한 작동 정확도를 제공합니다. 이는 샤프트 씰 고장이 대부분의 공장 유지 관리 기록에서 펌프 가동 중지 시간의 주요 원인이기 때문에 중요한 요구 사항입니다.
베벨 기어 및 헬리컬 기어 단계에서 기어 형상은 샤프트에 반경 방향 힘과 축 방향 힘을 동시에 생성합니다. 단일 복열 앵귤러 콘택트 베어링은 기어 샤프트에서 이러한 결합된 하중을 전달할 수 있으며, 스팬 배열에서 두 개의 단열 베어링이 필요한 것을 대체합니다. 이는 기어박스 하우징 설계를 단순화하고 부품 수를 줄이며 조립 시간을 단축합니다. 이 모든 것이 기어박스 설계자의 제조 비용 절감에 기여합니다.
산업용 로봇 조인트와 정밀 회전 포지셔닝 스테이지에는 강성이 매우 높고 런아웃이 낮으며 캔틸레버 암과 페이로드에서 모멘트 하중을 전달할 수 있는 능력이 있는 베어링이 필요합니다. 보어 직경에 비해 매우 얇은 단면을 특징으로 하는 슬림 섹션 복열 앵귤러 콘택트 베어링은 축 공간의 모든 밀리미터가 중요하고 베어링이 축 폭의 일부 내에서 기존 깊은 섹션 베어링의 전체 부하 용량을 제공해야 하는 로봇 조인트에 사용됩니다.
복열 앵귤러 콘택트 베어링은 베어링의 주요 매개변수를 인코딩하는 표준화된 지정 코드로 식별됩니다. 이러한 코드를 이해하면 엔지니어는 다양한 제조업체의 베어링을 지정하고, 공급하고, 상호 참조할 수 있습니다.
에이 typical double row angular contact bearing designation follows this structure:
예를 들어, 지정된 베어링 3206 A-2RS 30mm 보어, 30° 접촉각 및 양면 고무 씰을 갖춘 복열 앵귤러 콘택트 베어링으로 평생 밀봉된 응용 분야에서 그리스 유지 및 오염 물질 제거를 위한 것입니다.
롤링 요소 베어링의 정격 수명을 달성하려면 올바른 윤활이 필수적이며 복열 앵귤러 콘택트 베어링은 단순한 베어링 유형과 다른 특정 요구 사항을 제시합니다.
일반 산업 응용 분야에서 사용되는 대부분의 복열 앵귤러 콘택트 베어링은 그리스 윤활 처리되어 있습니다. 베어링 캐비티는 조립 중에 대략 그리스로 채워집니다. 여유 공간의 30~50% —과도하게 채우면 휘저음으로 인해 열이 발생하고 조기 베어링 고장이 발생할 수 있습니다. 적당한 속도와 온도에서 작동하는 베어링의 경우 농도가 NLGI 2이고 온도 범위가 -30°C ~ 120°C인 고품질 리튬 복합 그리스가 적합합니다. 고속 작동을 위해 저점도, 저교반 손실 그리스가 지정됩니다.
베어링의 속도 제한 근처에서 작동하는 공작 기계 스핀들에서는 그리스 대신 오일 미스트 윤활, 오일-공기 윤활 또는 오일 제트 윤활을 사용할 수 있습니다. 이러한 방법은 지속적인 윤활유 보충과 베어링의 능동적 냉각을 제공하여 그리스 윤활 열 속도 제한보다 20~50% 더 높은 속도에서 작동할 수 있도록 합니다. 윤활유 점도는 베어링의 작동 속도 매개변수(n·dm, 여기서 n은 rpm 단위의 속도이고 dm은 mm 단위의 평균 베어링 직경)를 기준으로 선택되며, 더 높은 속도 매개변수에서는 점도가 낮은 오일이 사용됩니다.
복열 앵귤러 콘택트 베어링은 개방형(비차폐), 차폐형(금속 실드, 2Z 지정) 및 밀봉형(고무 씰, 2RS 지정) 구성으로 제공됩니다. 밀봉형 베어링은 수명 동안 그리스로 미리 채워져 있으며 재윤활이 필요하지 않습니다. 이는 정기적인 윤활보다 베어링 교체가 더 실용적인 오염된 환경의 산업 응용 분야와 자동차 휠 허브에 대한 표준 선택입니다. 개방형 베어링은 윤활 시스템이 기계 설계의 일부이고 오염이 다른 수단(래버린스 씰, 양압)으로 제어되는 공작 기계 스핀들 및 기타 정밀 응용 분야에 사용됩니다.
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