Zest RC - 제스트 RC

어제 공방에서 이야기를 나누다 Angular contact bearing에 대한 저의 설명에
약간 오해의 소지가 있어서 참조 하시라고 조사해 보았습니다.
인터넷에 구분지어 잘 나와 있네요. 설명 참조 하세요.

1. 단열 깊은 홈 보올 베어링
(Single-Row Deep Groove Ball Bearings)

단열 깊은 홈 보올 베어링은 구름 베어링 중에서 가장 대표적인 형식으로 그 사용 용도는 매우 광범위하여 내륜과 외륜 궤도의 홈은 전동체 보올의 반경보다 약간 큰 곡률 반경을 갖는다.
이 베어링은 경방향 하중과 축방향 하중, 그리고 합성하중 등 어느 방향의 하중도 받을 수 있으며 마찰 토오크가 적어 고속 회전과 저소음 및 저진동이 요구되는 용도에 가당 적합하다.
이 베어링에는 개방형 이외에 시일드 또는 고무 시일로 밀봉한 밀봉형 베어링 및 외륜 외경에 스냅링이 부착된 형태의 베어링이 있으며 일반적으로 냉간 압연 강판재의 프레스 리테이너가 범용적으로 사용되고 있으나 최근 가전기기의 저토오크 및 저소음의 요구 특성에 대응하기 위하여 소형 모터용 베어링에서는 플라스틱 케이지 내장형 보올 베어링을 사용하고 있는 추세다.

목 록 2. 매그니토 보올 베어링
(Magneto Bearings)

내륜의 궤도홈은 깊은홈 보올 베어링보다 다소 얕으며 턱이 없는 쪽의 외륜 구경은 외륜홈의 바닥에서부터 원통형으로 되어 있어 외륜을 분리할 수 있으므로 베어링 부착이 편리하다. 보통 2개의 베어링을 반대방향으로 짝지어 사용하며 베어링의 내경이 4 ~ 30mm인 소형 보올 베어링이다. 주로 소형 발전기(Magneto), 자이로(Gyro) 및 계측기 등에 사용되며 일반적으로 동합금으로 만든 프레스 리테이너가 사용되고 있다.

목 록 3. 단열 앵귤러 컨택트 보올 베어링
(Single-Row Angular Contact Ball Bearings)

이 형식의 베어링은 경방향 하중과 한방향의 축방향 하중을 부하할 수 있으며 보올은 내륜 및 외륜과 15°, 30°혹은 40°의 접촉각을 갖고 있다. 접촉각이 클수록 축방향의 부하능력은 커지고 접촉각이 작은 만큼 고속회전에는 유리하다. 보통 2개의 베어링을 짝지어 내부 클리어런스를 조정하여 사용하며, 일반적으로 강판 프레스 리테이너를 사용하지만 접촉각이 30°이하인 고정밀도의 베어링에서는 주로 폴리 아미드 성형 리테이너를 사용한다.

목 록 4. 조합형 베어링
(Duplex Bearings)

레이디얼 베어링을 2개 이상 조합해서 1쌍으로 한 베어링을 조합형 베어링이라 하며 보통 앵귤러 보올 베어링끼리 혹은 테이퍼 로울러 베어링끼리 조합하여 사용하는 경우가 많다. 조합의 종류로서 외륜의 정면을 맞춘 정면 조합(DF형), 배면을 맞춘 배면 조합(DB형), 그리고 똑같은 방향이 되도록 조합한 병렬 조합(DT형)이 있다.
DF형 및 DB형 조합의 베어링은 경방향 하중과 양방향의 축방향하중을 부하할 수 있으며 DT형은 어느 한 방향의 축방향 하중이 클 경우에 사용된다.

목 록 5. 복합 앵귤러 컨택트 보올 베어링
(Double-Row Angular Contact Ball Bearings)

복렬 앵귤러 컨택트 보올 베어링은 2개의 단열 앵귤러 컨택트 보올 베어링의 외륜을 배면 조합한 형태의 베어링으로 외륜과 내륜이 각각 하나이며 양방향으로 스러스트 하중을 받을 수 있다.

목 록 6. 4점 접촉 보올 베어링
(Four-Point Contact Ball Bearings)

4점 접촉 보올 베어링은 중심축에 수직인 평면에서 내륜이 2분할 되어 있는 내륜 및 외륜 분리형의 단열 앵귤러 컨택트 보올 베어링이다. 레이디얼 하중과 양쪽방향의 스러스트 하중을 부하할 수가 있으며 보올과 내륜 및 외륜과는 35°의 접촉각을 갖고 있다. 이 베어링 1개로 정면조합 또는 배면조합 앵귤러 보올 베어링을 대신할 수 있으며, 일반저으로 동합금 기계가공 리테이너가 사용되고 있다.

목 록 7. 자동 조심 보올 베어링
(Self-Aligning Ball Bearings)

내륜은 2열의 궤도를 갖고 있으며 외륜의 궤도는 구면을 이루고 있다. 구면의 곡률 중심은 베어링 중심과 일치하므로 내륜, 보올 및 리테이너는 외륜에 대해 원만한 조심성이 부여된다.
축과 하우징의 가공오차나 장착 불량등에 의해서 생기는 축심의 뒤틀림은 자동적으로 조정되며 또한 내륜 테이퍼 구멍 베어링도 있어 어뎁터에 의해 설치할 수 있다.

목 록 8. 원통 로울러 베어링
(Cylindrical Roller Bearings)

원통 형상의 로울러와 궤도가 선접촉을 하고 있는 단순한 형상의 베어링으로 부하능력이 크며 주로 경방향 하중을 부하한다. 전동체와 궤도륜 턱과의 마찰이 적으므로 고속회전에 적합하며 궤도륜 턱의 유무에 따라 NU형, N형, NF형, NJ형 등의 단열 베어링 및 NNU형, NN형의 복렬 베어링이 있다. 어느것이나 내륜과 외륜의 분리가 가능하며 내륜 또는 외륜의 턱이 없는 형식의 원통 로울러 베어링은 내륜·외륜이 축방향으로 자유롭게 움직일 필요가 있는 곳에 설치한다. 내륜 또는 외륜에 양쪽으로 턱이 있고 나머지 궤도륜의 한쪽에 턱이 있는 원통 로울러 베어링은 한쪽 방향 하중을 어느정도 받을 수 있다.
복렬 원통 로울러 베어링은 경방향 하중에 대한 강성이 높아서 주로 공작기계의 주축에 사용되며 리테이너로는 냉간 압연 강판으로 만든 프레스 리테이너와 기계 가공 리테이너가 사용되지만 일부에서는 폴리아미드 성형 리테이너를 사용하는 경우도 있다.

목 록 9. 니이들 로울러 베어링
(Needle Roller Bearings)

니이들 로울러 베어링은 길이가 3 ~ 10배가 되는 가늘고 긴 로울러를 사용하고 있으며 이 베어링은 긴 로울러 내접원경과 베어링 외경과의 차이가 작고 경방향 부하 능력이 크다. 니이들 로울러 베어링에는 특수 합금 강판의 외륜을 프레스로 가공한 쉘형, 외륜을 기계가공한 솔리드형, 궤도륜없이 케이지와 로울러를 조립한 형태의 베어링등이 있다. 또 내륜과 리테이너의 부착여부에 따른 형시과 구별이 있다.
리테이너가 부착된 베어링에는 주로 강판 프레스 리테이너가 사용되며 플라스틱 케이지 부착형니이들 로울러 베어링도 있다.

목 록 10. 테이퍼 로울러 베어링
(Tapered Roller Bearings)

원추형태의 로울러가 전동체로서 내장되어 있고 내륜의 큰 턱에 의해서만 안내되는 이 베어링은 경방향 하중과 한방향의 축하중을 함께 받을 수 있으며 그 부하능력이 여타 베어링에 비해 매우 크다. 고부하 용량 베어링으로서는 내부 설계를 최적화하여 로울러 치수와 로울러 갯수를 극대화시킨 베어링도 사용되고 있다.
앵귤러 보올 베어링과 마찬가지로 보통 짝지어 사용하며 이 경우 내륜끼리 혹은 외륜끼리의 간격을 축방향으로 조정함에 따라 적당한 내부 틈새를 설정할 수가 있다.
분리형이기 때문에 내륜과 외륜을 개별적으로 설치할 수가 있으며 접촉각의 크기에 따라 보통 경사각, 중간 경사각 및 급 경사각의 베어링이 있고 로울러의 열수에 따라, 복열의 테이퍼 로울러 베어링도 있다. 일반적으로 강판 프레스 리테이너가 사용되고 있으며 저소음 등의 특성이 요구되는 부위에는 플라스틱 케이스를 부착한 테이퍼 로울러 베어링이 사용될 경우도 있다.

목 록 11. 자동 조심 로울러 베어링
(Spherical Roller Bearings)

2열의 궤도를 갖는 내륜과, 궤도가 구면인 외륜과의 사이레 전동면이 나무통모양인 로울러를 조합한 베어링으로 외륜 궤도면의 곡률 중심은 베어링 중심과 일치하므로 자동조심 보올 베어링과 같은 원리로 조심성이 있다. 따라서 축이나 하우징의 휨이 있을 경우, 혹은 축심이 일치하지 않는 경우에는 자동적으로 조정되어 베어링에 무리한 힘이 가해지지 않는다.
자동 조심 로울러 베어링은 경방향하중과 양방향의 축방향 하중을 부하할 수 있으며 특히 레이디얼 부하능력은 상당히 커서 중하중 또는 충격하중이 작용하는 용도에 적합하다.내륜 내경이 테이퍼 구멍인 베어링은 직접 테이퍼축에 설치하거나 어뎁터 또는 해체 슬레이브를 사용하여 원통축에 설치한다. 리테이너에는 강판 프레스 리테이너, 폴리아미드 성형 리테이너 및 동합금 기계 가공 리테이너 등이 사용된다.

목 록 12. 한방향 스러스트 보올 베어링
(Single-Direction Thrust Ball Bearings)

보올이 구르는 홈이 있는 와셔 모양의 궤도륜과 보올을 내장한 리테이너로 구성되어 있으며 축에 설치할 궤도륜을 내륜이라고 하고, 하우징에 설치할 궤도륜을 외륜이라 부른다.

목 록 13. 양방향 스러스트 보올 베어링
(Double-Direction Thrust Ball Bearings)

한 방향 스러스트 보올 베어링은 한쪽 방향의 축방향 하중을 받을 수 있으나 양방향 스러스트 베어링은 양쪽 방향의 축방향 하중을 받을 수 있으며, 설치오차 등의 영향을 경감하기 위해 외륜에 조심 자리 와셔를 부착한 형식의 스러스트 보올 베어링도 있다.
소형 베어링에는 주로 강판 프레스 리테이너가 사용되며 대형 베어링에는 동합금 기계가공 리테이너가 사용된다.

목 록 14. 스러스트 자동 조심 로울러 베어링
(Spherical Thrust Roller Bearings)

전동면이 나무통 모양인 로울러를 경사지게 배열한 스러스트 베어링으로 외륜의 궤도가 구면을 이루고 있으므로 조심성을 가지고 있다. 스러스트 부하 능력은 상당히 크며 축방향 하중이 가해질 경우에는 다소의 경방향하중도 지지할 수 있다.
리테이너에는 강판 프레스 리테이너 또는 동합금 기계 가공 리테이너가 사용된다.

베어링의 용도:회전축, 또는 왕복 운동을 하는 축을 지지하여 운동을 원할하게 하고, 축에 작용하는 무게를 받쳐주는 역할을 한다.(썰렁~)
베어링 형식의 발달사

1) 깊은 홈 볼베어링
최초의 레이디얼 볼베어링은 1794년 영국의 P.Vaughan에 의해 발명되었으며 Filling Slot Type이다. Filling Slot Type은 내 외륜을 편심시켜 초승달형의 공간에 볼을 삽입한 후 동심 위치로 복귀시키고 볼을 등 간격으로 배열하여 리테이너로 지지하는 형식이다. 이 편심 조립방법은 1903년 독일의 Robert Conrad에 의해 발명되었기에 이형식을 Conrad type 이라 부른다.
2) 매그니토우 볼 베어링
1844년 미국 특허 29516에 보이는 것이 이 형식에서 최초의 것이지만 현재에 있는 구조를 처음 기술한 것은 1902년 Hoffmann의 영국특허 15130이다.
3) 앵귤러 볼 베어링
앵귤러 접촉상태에 있는 볼베어링은 1860년대 부터 자전거용 볼베어링에서 고안 하여 실용화 되어왔으나 내외륜을 갖는 앵귤러 볼 베어링으로서는 1881년 영국의 L.H.Pearce의 발명으로 2680이고 복열은 1894년 영국특허 11379가 최초이다.
4) 자동 조심 볼 베어링
구름 베어링에 자동 조심성을 갖도록 외륜의 외경면을 구면으로 고안한 것으로 1885년 미국 특허324568에 나타나 있지만, 이것이 외륜 궤도면을 구면으로 하는 방법이 유리하다고 된 것은 1899년 영국의 F.H.Heath의 발명으로 현재의 형식으로된 것은 1907년 스웨덴의Sven Wingquist 에 의해 스웨덴 특허로 되었다. 이베어링을 생산하기 위하여 만든 공장이 오늘날 세계 제일의 베어링 메이커인 SKF의 초석이되었다.
5) 자동 조심 로울러 베어링
외륜의 궤도면을 구면으로 한 로울러 베어링은 1902년 독일의 A.Wallenstein이 발명하여 독일 특허 135220이 최초이다. 이것은 단열이다.복열은 자동 조심 볼 베어링의 발명자인 Sven Wingquist가 1911년 단열 및 복열을 영국특허 1617을 얻었다.그러나 현재의 구조로 된 것은 SKF 소유의 A.Palngren이 고안한 1920년의 독일특허 331454 및 331651로서 작은 턱이 없는 것이 현재의 것과 다른 점이다. 오늘날 장구형 로울러 베어링이란 것은 미국 Shfer 가 제작하고 있지만 일반적이 아니다.
6) 원통 로울러 베어링
이 베어링의 역사는 오래고 1700년대까지 거슬러 올라가지만 뚜렷이 나타난 것은 1811년 독일의 Hachette의한 발명이며 1909년에 현재의 모양과 유사한 형식으로 발전했다.
7) 니들 로울러 베어링
원통 로울러 베어링은 초기에는 오히려 니들 로울러 베어링에 가까운 긴 로울러가 많이 사용 되었기 때문에 니들 로울러 베어링의 역사는 사실상 의외로 오래고 1858년 영국 특허 42에 보이고 있다.또 리테이너가 붙은 것은 1888년 미국의 W.S.Sharpneck 의 발명으로 미국 특허 91695이다.
8) 테이퍼 로울러 베어링
테이퍼 로울러 베어링은 1867년 미국의 G.F.Lynch 에 의해 발명되엇으며 미국 특허 62143이나, 이것은 비교적 테이퍼가 완만하고 상당히 긴 로울러가 사용되었다. 1898년 미국의 Henry Timken이 마차의 차축에 테이퍼 로울러 베어링을 부착하기 위한 공장을 만든 것이 오늘날 유명한 베어링 메이커인 Timken의 초석이 되었다. 1920년 독일 특허331651의A.Palmgren이 고안한 SKF 특허가 있다.
9) 스러스트 볼 베어링
최초의 스러스트 볼베어링은 1802년 프랑스의 M.Cardnet에 의해 발명 되었고 프랑스 특허 236이다.복식 스러스트 볼 베어링이 거의 현존하는 구조로 고안된 것은 1893년 영국특허 13483이고, 또 구면좌의 것은 1908년 Sven Wingquist가 발명한 것이나 복열 스러스터 볼 베어링은 1860년 미국특허 30457로 처음 나타났다.
10) 스러스트 자동 조심 로울러 베어링
SKF 소유의 1920년 독일 특허 331454에 보이는 것으로 근대까지 비교적 특수품으로 되어왔으나 현재는 시리즈화 되어 많이 이용되고 있다.또한 스러스트 테이퍼 롤러 베어링은 1802년 프랑스의 M.Cardinet가 발명했다.
11) 시일드 및 시일 베어링
시일드 베어링과 시일 베어링은 밀봉장치가 베어링의 양측에 있는 것으로 그리이스를 미리 주입한 상태이며 이 형식의 베어링이 처음 사용된 기록은 1908년 영국특허 11787로 되어 있으며 일본에서 개발된 비접촉시일(Labyrinth) 이 지금까지 두각을 나타내어왔다. 이것은 고속회전에 따른 접촉 시일베어링에서는 사용한계가 있기 때문에 고속을 이용하여 비접촉 부분의 Labyrinth 효과를 얻어 그리스의 누설을 적게하는 것을 특징으로 하며 동시에 마찰이 적다는 점도 부차적으로 얻는 잇점이다

○ 베어링의 역사

구름베어링이 오늘날의 구조로 형식을 갖추도록 된 것을 구름마찰의 이용이란 면에서 역사적으로 거슬러 올라가보면 기원전에 근원을 두고 있다. 마찰과 구름과를 연결하여 인류가 발명한 걸작인 구름베어링은 BC400년부터 AD1800년에 이르는 기나 긴 요람시대에서 1800~1900년의 유소년기를 지나서 현재의 청장년기를 맞이 하고 있다.

- 초기 베어링의 변천
1) BC 4000년
구름운동이 車로서 이용된 最古의 시대는 BC4000년 이라고 생각되어진다. 현재 남아 있는 가장오래된 車는 목제의 戰車용 차륜으로 BC3000년경에 만들어진 것으로 추정되고 있지만,고고학적 고찰에 의해 수백년 이전까지 그 문화를 거슬러 올라 갈수가 있다.
2) BC1900년
이 시대에는 금속제 車가 사용되었으며 윤활제를 부어 넣어면서 미끄러지는 방법이 취해진 것 같다.
3) BC1100년
앗시리아인들이 큰 돌을 운반하기 위해 로울러를 사용하여 구름운반을 했다.
4) BC760년
BC650년경에 제작되었다고하는 유명한 Ninvet의 대부조의 하나에는 차륜이 붙은 운반차와 다수의 로울러를 사용한 운반방법이 보여진다.흥미로운 것은 대부분의 로울러가 운반하려고 하는 방향으로 그의 중심축을 향해 놓여있었다
5) BC500년
그리스의 역사가인 헤로도터스는 그의 저서중에서 배의 진수용 및 군용 발사 기계에서 로울러를 사용한 사실을 기술하고 있다.
6) BC300년
BC300년경 그리스의 기술자인 Diades는 리테이너붙은 로울러로 된 직동 로울러 베어링(Linear Roller Bearing)의 초기의 것을 당시 성벽 공격용 기계의 성벽 파괴용 공이에 이용하여 그 운동을 원활히 했다고 하는 것이 BC20년 로마의 기술자이며 건축가인 Vitruvius에 의해 기술되고,리테이너로는 최고의 것이다.
7) BC20년
Vitruvius는 알타미스 사원의 건축에 관한 기술중에서 커다란 돌기둥의 운반에도 리테이너가 붙은 로울러가 사용되어진 것을 밝히고 있다.단지 이 경우 로울러는 원통형의 돌로 그의 끝에는 철제의 핀이 붙어 있어 목제 후레임의 리테인너에 꼭 끼어있는 구조이며 이것을 소가 끌어서 땅 위를 이동시켰다고 한다.
8) AD50년
일종의 스러스트 볼 베어링이 배 갑판상의 회전 압상대(立像坮)로서 사용설이있다.그것은 1894년 에 이태리 로마에서 남동쪽으로 18마일 떨어진 곳에 있는 네미호수 라는 작은 화산호수에서 발견된 청동 제품과 1928년 호수를 간척했을 시에 발견된 배의 유물로 부터의 추정이지만 스러스터 볼 베어링이라 할수가 있다.
9) AD50~1500년
이 기간에는 특기할 사항이 없다.
10) AD1500~1600년
1520년경 砲車의 움직임을 용이 하게 하기위하여 주철제 볼이 사용되어 스페인 지브롤터계곡의 길 양측에서 발견되었다고 한다.1556년에 Agricola라는 독일 기술자가 두레박 운동기구에 대하여 기술하고있다.
11) AD1700~1800년
1710년 프랑스 De.Mondran이 원판상에서 회전하는 차륜을 갖는 차량에 대한 계획을 발표했다. 포차에 이용된 기록도 있다. 1716년 영국의 시계 제조업자 Henry.sully가 크로노메타의 평형륜에 로울러 베어링을 사용하여 고정밀도를 얻어 1716년 오픈 경연 대회에서 수상했다. 구름베어링이 계측기에 사용된 최초의 예이다.같은시기에 Altwood가 중력가속도 측정장치에 이것을 이용했다고 알려지고 있다.1770년에는 러시아의 캐서린 여왕이 Pitor대왕의 석상을 만들기 이해 길이 13m, 무게 1500톤의 큰 바위를 핀란드에서 러시아까지 운반 하는 데에 청동제의 볼과 U형상의 레일을 사용했다는 것이 동판화 및 Aminoff의 저서에 남아 있다.이것은 현재의 직동구름 안내(Linear Roller Bearing ) 의 원형이라고 할수가있으며 그리스 기술자 Carburis가 고안한 것으로 알려지고 있다. 1794년 에는 P.Vaughan이 최초로 레이디얼 볼베어링을 발명하여 영국특허 2006을 얻었다.또한 같은해에 제작된 리테이너붙이 스러스트 로울러 베어링은 악100년후 1909년에 미국에서 발견되었다.로울러수는 6개로 상당히 큰 Crowning된 원통로울러였다.
12) AD1800~1900년
1802년 프랑스의 Cardinet가 스러스트 테이프롤러베어링과 스러스트 볼베어링을 고안 하였다.
13) 1900년 이후
각종의 잡다한 구조로 된 로울러베어링이 고안되고 개발되고 또한 도태되어 현존 하는 형식으로 통합되어 왔다.