안녕하세요. 에스지오 기술연구소입니다. 새해 복 많이 받으세요!! :)

오늘은 구면 베어링에 대해 소개해드릴게요.

구면 베어링이란, 베어링의 저널(Journal)부가 구(Sphere)의 형태를 가지는 베어링으로
오일레스 베어링의 경우에는 미끄럼 운동이 일어나는 면이 구의 형태로 이루어져 있습니다.

위의 사진에서, 고체 윤활제가 매립된 오일레스 베어링의 몸체(Body)에 해당하는 내륜 부시(I.D Bush)가 구의 형태를 띠는 것을 확인할 수 있습니다.

내륜 부시는 고력황동에 고체 윤활제가 매립된 타입으로 하우징(Housing)의 역할을 수행하는 외륜 부시(O.D Bush)와 함께 조립되어 구성되는 것이 일반적이지만,

사용처에 따라 외륜 부시에 고체 윤활제가 매립되어 있거나 내륜, 외륜 부시 모두 고체 윤활제가 매립되어 있는 경우도 있습니다.

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구면 베어링을 사용하는 이유는 내륜 부시와 연결된 축의 회전을 가능하게 함으로써 여러 방향으로 작용하는 하중에 견디거나 충격, 진동을 흡수할 수 있기 때문입니다.

지난번 포스팅했던 '오일레스 베어링의 내구성 시험 방법'에서는 베어링의 원주 방향(Radial)으로만 작용하는 하중에 대해 면압을 계산하였습니다.

이에 비해, 구면 베어링은 축 방향(Thrust)으로 작용하는 하중에도 안정적인 면압을 형성하여, 충격·진동·마찰을 감쇠하는 효과를 가지고 있습니다.

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회전 각도는 통상 2~3도로 매우 적지만 최대 15~25도의 급격한 경사각을 지나는 경우도 있으며, 이에 따라 회전각도와 내륜 부시의 크기는 비례하도록 설계합니다.

구면 베어링의 면압은 다음과 같은 식으로 계산할 수 있습니다.

p = 면압 (N/㎟)

p = 등가 레이디얼 하중 (N)

Da = 내륜 부시의 지름 (㎜)

B = 외륜 부시의 폭 (㎜)

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P에 해당하는 등가 레이디얼 하중은 축 방향으로 작용하는 하중의 영향을 레이디얼 하중으로 치환한 값으로, 다음과 같은 식으로 계산할 수 있습니다.

P = 등가 레이디얼 하중 (N)

Fr = 레이디얼 하중 (N)

Fa = 스러스트 하중 (N)

Y = 축 방향 하중계수

※축 방향 하중계수 기준표

​또한 베어링의 미끄럼 속도는 다음과 같은 식으로 계산할 수 있습니다.

V = 미끄럼속도 (㎜/초)

β = 요동반각 (도, 회전각도의 절반)

f = 분당 요동횟수 (회/분)

그러나 이는 이상적인 조건을 가정한 상태에서 산출된 식이며, 다양한 요인(윤활제 사용 유무와 조건, 사용환경과 빈도 등)에 의해 영향을 받을 수 있으므로 실제 환경과는 차이가 존재합니다.

따라서 참고 목적으로만 활용하시기 바랍니다. :)

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이와 관련하여 궁금한 사항이 있으시면, 언제든지 에스지오 기술연구소로 문의주세요!

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