실무적인 정의
베어링은 움직이는 부품을 지지하고, 그 부품이 원하는 방향으로만 움직이도록 구속합니다. 대부분의 기계에서는 회전하는 축이 해당됩니다. 베어링은 축을 중심선 위에 유지하고, 축에 작용하는 힘을 받으며, 마찰과 마모를 최소화하면서 회전하게 합니다. 베어링이 없으면 축이 하우징에 직접 마찰하여 열이 나고 마모되다가 결국 고착됩니다.
베어링이라는 말은 문 경첩의 청동 부시에서 분쇄기에 쓰이는 자동차 바퀴 크기의 자동조심 롤러 베어링까지 폭넓은 부품을 포괄합니다. 엔지니어는 이를 크게 두 계열로 나눕니다. 구름 베어링은 두 링 사이에 볼이나 롤러를 두어 표면이 미끄러지지 않고 구르게 합니다. 미끄럼 베어링은 슬라이딩 베어링 또는 부싱이라고도 하며 구름 요소가 없습니다. 축이 청동, 폴리머층, 유막 같은 저마찰 표면 위에서 미끄러집니다. 구매자가 베어링에 대해 묻는 질문 대부분은 구름 베어링에 관한 것이므로 여기서는 이를 중심으로 설명하고, 미끄럼 베어링은 별도 페이지에서 다룹니다.
구름 베어링의 네 가지 부품
일반적인 구름 베어링은 네 가지 부품으로 이루어집니다. 각 부품은 제조 공정이 따로 있고 공급업체도 별도인 경우가 많습니다. 그래서 중국의 베어링 산지에는 완제품 베어링 제조사뿐 아니라 볼, 케이지, 씰 전문 제조사도 함께 모여 있습니다.
| 부품 | 역할 | 일반적인 소재 |
|---|---|---|
| 내륜 | 축에 끼워지며 대부분의 설계에서 축과 함께 회전 | GCr15 / 52100 같은 고탄소 크롬강 |
| 외륜 | 하우징에 놓이며 외측 궤도를 가짐 | 동일한 강재, 열처리 후 연삭 |
| 구름 요소 | 링 사이에서 하중을 전달하는 볼 또는 롤러 | 크롬강, 하이브리드 베어링은 세라믹 |
| 케이지 | 구름 요소의 간격을 일정하게 유지 | 프레스 강판, 절삭 황동, 유리섬유 나일론 |
많은 베어링은 측면에 씰이나 실드를 추가해 그리스는 안에 두고 이물질은 막으며, 그리스도 함께 충전됩니다. 밀봉형 베어링은 평생 윤활인 경우가 많고, 개방형 베어링은 기계에서 공급하는 오일이나 그리스에 의존합니다.
대부분의 축에서 구름이 미끄럼보다 유리한 이유
구름 접촉은 미끄럼 접촉보다 움직이기 시작하는 데 훨씬 적은 힘이 듭니다. 그래서 구름 베어링은 기동이 쉽고, 고속에서도 발열이 적으며, 넓은 속도 범위에서 마찰이 거의 일정합니다. 예측도 가능합니다. ISO 281의 방법으로 하중과 속도에서 정격 수명을 계산할 수 있어, 예를 들어 20,000시간 운전을 기준으로 베어링을 선정할 수 있습니다. 이 계산은 베어링 수명과 L10에서 다룹니다.
그래도 미끄럼 베어링이 유리한 곳이 있습니다. 충격과 오염에 강하고, 반경 방향 공간을 적게 차지하며, 소음 없이 작동하고, 단순하고 느린 피벗 부위에서는 더 저렴할 수 있습니다. 예를 들어 엔진 크랭크축은 가압된 유막이 매우 큰 하중을 받쳐 주기 때문에 유막식 미끄럼 베어링으로 작동합니다.
하중: 레이디얼, 액시얼, 복합
베어링을 고를 때 가장 유용한 질문은 하중이 어느 방향으로 작용하는가입니다.
- 레이디얼 하중은 풀리의 무게나 벨트의 장력처럼 축과 직각 방향으로 작용합니다. 깊은 홈 볼 베어링과 원통 롤러 베어링이 이에 맞게 만들어져 있습니다.
- 액시얼 하중은 스러스트라고도 하며, 프로펠러의 추진력이나 헬리컬 기어의 밀어내는 힘처럼 축 방향으로 작용합니다. 스러스트 볼 베어링과 스러스트 롤러 베어링은 액시얼 하중만 받습니다.
- 복합 하중은 두 가지가 동시에 작용하는 경우입니다. 앵귤러 콘택트 볼 베어링과 테이퍼 롤러 베어링이 이를 위해 설계되어 있어, 휠 허브와 기어박스 출력축에 사용됩니다.
볼은 궤도에 점으로 접촉하므로 볼 베어링은 고속에서 마찰이 낮지만 받을 수 있는 하중은 작습니다. 롤러는 선으로 접촉하므로 롤러 베어링은 더 낮은 속도에서 더 큰 하중을 받습니다. 이 상충 관계가 대부분의 선정 결정을 좌우하며, 볼 베어링과 롤러 베어링 비교에서 다룹니다.
주요 계열 한눈에 보기
| 계열 | 강점 | 대표적인 용도 |
|---|---|---|
| 깊은 홈 볼 | 범용성, 정숙성, 고속 | 전동기, 팬, 펌프, 가전제품 |
| 앵귤러 콘택트 볼 | 복합 하중, 정밀도 | 펌프, 공작기계 스핀들 |
| 원통 롤러 | 높은 레이디얼 하중 | 기어박스, 대형 전동기 |
| 테이퍼 롤러 | 큰 복합 하중 | 휠 허브, 액슬, 감속기 |
| 자동조심 롤러 | 정렬 오차가 있는 큰 하중 | 광산, 제지 기계, 진동 스크린 |
| 니들 롤러 | 작은 반경 방향 단면 | 기어 펌프, 변속기, 로커 암 |
| 하우징 유닛 | 프레임에 간편한 장착 | 컨베이어, 농기계 |
제품 카탈로그는 데스크가 취급하는 31개 라인을 볼 베어링, 롤러 베어링, 특수 베어링, 부품, 키트 및 액세서리로 나누어 보여 줍니다.
흔한 오해 세 가지
"번호가 같으면 같은 베어링이다." 규격 번호는 사이즈와 기본 설계를 정할 뿐 품질을 정하지 않습니다. 강재 청정도, 열처리, 궤도면 마무리, 케이지 설계는 공장마다 다르며, 이것이 소음과 수명을 좌우합니다. 신뢰할 수 있는 비교 방법은 샘플 시험뿐입니다.
"밀봉형은 영원히 무보수다." 밀봉형 베어링은 정상 조건에서 예상 사용 수명 동안 윤활되어 있습니다. 고온, 고속, 또는 습하고 먼지가 많은 현장에서는 그리스 수명이 짧아지고, 겉으로는 이상이 없어 보여도 베어링이 일찍 고장 납니다.
"더 빡빡한 베어링이 더 좋은 베어링이다." 내부 틈새는 용도의 끼워맞춤과 온도에 맞춰 선택합니다. 장착 후 틈새가 너무 작으면 발열과 조기 고장이 생깁니다. 전동기 베어링을 보통 틈새 대신 C3로 지정하는 경우가 많은 이유입니다.
베어링을 식별하는 방법
표준 베어링은 6204-2RS C3 같은 규격 번호로 식별합니다. 숫자는 형식, 치수 계열, 내경을 알려 주고, 접미 기호는 씰, 내부 틈새, 케이지, 공차 등급, 그리스에 관한 정보를 알려 줍니다. 경계 치수는 ISO 15를 따르므로 규격 번호가 내경, 외경, 폭을 정합니다. 같은 규격 번호의 두 베어링은 같은 축과 하우징에 맞지만, 강재 품질, 소음, 수명은 다를 수 있습니다. 규격 번호 가이드에서 체계를 항목별로 설명합니다.
주문 시 구매자가 명시할 사항
유용한 견적 요청서는 공장이 어차피 물어볼 질문에 미리 답합니다.
- 규격 번호. 번호를 모르면 내경, 외경, 폭.
- 씰 또는 실드, 내부 틈새, 공차 등급.
- 속도, 온도, 소음에 영향이 있다면 케이지 소재와 그리스 종류.
- 용도, 하중, 속도, 사용 온도를 한두 문장으로.
- 규격 번호별 수량, 마킹과 포장, 희망 납기일.
이 정보가 있으면 공급업체는 일반적인 가격표 대신 조건에 맞는 옵션과 일반적인 참고 MOQ를 제안할 수 있습니다. 견적 양식으로 보내 주십시오.