구름베어링(rolling bearing)

1 구름베어링
 1) 개요
   - 내외륜, 롤러, 리테이너로 구성됨
   - 내륜과 외륜사이 회전접촉을 시켜서 마찰을 최대한 경감하는 장치
   - 볼베어링과 롤러베어링이 있음
   - 볼베어링(점접촉)보다 롤러베어링(선접촉)이 내하중이 크고 롤러베어링보다 슬라이딩 베어링이 내하중이 크다
     * 롤러베어링 이상을 고하중 베어링이라함
   - 볼베어링과 롤러베어링의 마찰계수는 하중과 속도에 따라 변동이 작기 때문에 부하가 걸린 상태에서 출발과 정지가 빈번한 기계에 적합하다.

 2) 종류
   - 원통롤러베어링
   - 니들롤러베어링
   - 자동조심베어링
   - 테이퍼롤러베어링
   - 스러스트 자동조심롤러베어링

 3) 구름베어링의 특징
   ① 장점
     - 고속을 제외하고 마찰이 미끄럼베어링에 비해 작다.
     - 윤활을 작게하고 보수의 필요성이 낮다.
     - 비교적 정밀한 축의 중심정렬을 유지할 수 있다.
     - 큰하중을 전달할 수 있다.
     - 축방향과 원주방향 하중을 모두 지지할 수 있다.
     - 교체가 쉽다.
     - 규격이 표준화되어 있다.
   ② 단점
     - 소음이 미끄럼에비해 크다.
     - 교체비용이 상대적으로 크고 적절한 규정이 필요하다.
     - 제한된 수명을 가진다.
     - 베어링의 파괴가 예측 불가능하다.

2 베어링 선정시 고려사항
 1) 선정시 고려사항
   - 베어링 하중에 의해 전동면에 영구변형이 생기고 이 변형 때문에 베어링의 원활한 회전이 저해되어 사용이 불가할 수 있다.
   - 동정격하중으로 베어링을 선정하되, 베어링이 회전하지 않을때 또는 10rpm 이하로 회전할때 정정격하중으로 계산하여 베어링을 선정해야함.

 2) 검토 요소
   - 작용하중
     * 레이디얼 하중(Fr)
     * 스러스트 하중(Ft)
   - 조합하중
     * 베어링 작용조건, 일반적으로 베어링은 스러스트 하중과 레이디얼하중이 동시에 작용한다.
   - 하중의 크기
   - 회전수
   - 윤활
   - 내구성
   - 조립, 공차

3 구름베어링의 적용하중과 수명
 1) 한계속도지수(dN)
   - 구름베어링의 전동체는 내륜과 외륜이 접촉한다. 이때 고속하게되면 내륜과 외륜 사이에서 구름접촉을 하지 못하고 미끄러지면서 피로파괴가 발생하는데 이를 플래이크(박리현상)이라 한다.
   - 한계속도지수는 베어링의 최대 회전속도를 제한하기 위해 사용된다.
    dN : 한계속도지수
    d : 베어링내경(mm)
    N : 베어링 회전수(rpm)

 2) 정정격하중
   - 정지하중 : 회전하지 않거나 정지된 베어링의 작용하중
   - 기본정정격하중(C0) : 정적 부하를 받고 전동체와 궤도면의 접촉부에 발생하는 영구변형이 회전성능에 영향을 주지 않는 한도내에서의 최대 정적하중
    C0 = P x Fw [N]
    P : 작용하중
    Fw : 하중계수(통상 1.2~1.5)

 3) 동정격하중(C1)
   - 내륜이 회전하고 외륜이 고정된 상태, 동일규격의 베어링을 운전함을 가정, 정격수명이 100만 회전(10^6)이 가능한 하중(방향과 크기가 변동하지 않는 일정한 하중)
     * 33.3rpm으로 500시간의 수명을 주는 일정하중(또는 회전속도와 시간의 반비례의 수치)

   ① 시간수명(Lh)
     - 베어링의 시간기준 수명
     - 베어링의 구름면에 최초의 플레이킹이 발생하기까지의 시간(Hr)
       * 동일규격의 베어링을 동일 조건하에 사용했을때, 90%이상의 베어링이 피로에의한 플레이킹없이 회전할 수 있는 시간

   ② 회전수명(Ln)
     - 베어링의 회전기준 수명
     - 베어링의 구름면에 최초의 플레이킹이 발생하기까지의 총회전수(rpm)

 4) 조합하중
   - 레이디얼하중과 스러스트하중이 동시에 작용하는 실제 상황을 감안하여 정격하중을 반영해야함
   - 동등가하중(Pr)과 정등가하중(Pt)이 있다.

참고)
  ① 동등가하중
    - 방향과 크기가 변동하지 안흔ㄴ 하중이며 실제의 하중 및 회전 조건일때와 같은 수명을 부여하는 하중.
  ② 정등가하중.
    - 실제의 하중 조건하에서 생기는 최대의 영구변형량과 같은 영구 변형량을 최대 응력을 받는 전동체와 궤도륜과의 접촉부에 생기게 하는 정지하중.