베어링

베어링(Bearing)은 회전축을 고정시키고 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전시키는 기계요소이다. 베어링과 접촉하고 있는 축 부분을 저널이라고 하며 그 접촉 상태에 따라 미끄럼베어링과 구름베이링의 두 종류로 분류한다.

개요

베어링은 소원하는 운동 방향에 대한 상대 운동을 제한하고 움직이는 부분 사이의 마찰을 줄여주는 기계 부품이다.

베어링은 매끈한 롤러 또는 금속 볼, 롤러 또는 볼이 굴러가는 레이스로 알려진 매끈한 표면의 내륜과 외륜으로 구성된다. 롤러와 볼은 장치의 하중을 감당하면서 장치가 자유롭게 회전할 수 있게 한다.

베어링과 접촉하고 있는 축 부분을 저널이라고 하며 그 접촉상태에 따라 미끄럼 베어링(Sliding bearing)과 구름 베어링(Rolling bearing)으로 분류한다.

베어링은 통상적으로 레이디얼 하중과 액슬 하중을 받으며 레이디얼 하중은 축에 수직으로 작용하고 액슬 하중은 축에 병행으로 작용한다. 베어링의 적용분야에 따라 일부 베어링이 두 가지 하중을 동시에 받는 경우도 있다. 하중이 걸리는 방향에 따라 레이디얼 베어링(Radial bearings), 스러스트 베이링(Thrust bearings)으로 분류한다.

베어링은 용도에 따라 다양한 유형이 있다.

베어링의 종류

미끄럼 베어링

미끄럼 베어링은 베어링이 저널부의 표면을 둘러싸고 있으며 베어링과 저널 사이에는 윤활유가 들어 있다. 미끄럼 베어링은 베어링 메탈(bearing metal), 윤활부, 베이링 하우징(bearing housing)으로 구성되며 베어링 메탈은 접촉면의 마찰을 감소시키고 저널의 마멸을 방지하며 윤활부는 윤활제를 베어링의 접촉면에 공급하여 마멸을 감소시키고 마찰열을 흡수하여 방산하는 역할을 한다. 베어링 하우징은 베어링 메탈을 지지하면서 작용하는 힘을 프레임에 전달한다.

미끄럼 베어링은 레이디얼과 스러스트로 구분하며 레이디얼은 단일체 베어링과 분할 베어링으로 나눈다.

단일체 베어링

분할 베어링 구조

□ 레이디얼 미끄럼 베어링

• 단일체 베어링(Solid bearing) - 간단한 구조로 경하중의 저속용에 적용되며 주로 베어링 하우징에 끼워 고정된 축을 지지하는데 사용된다. 베어링 하우징 상부에는 급유구가 설치되어 있다.
• 분할 베어링(Split bearing) - 본체(body)와 캡(cap)으로 분할 된 구조로 중하중의 고속용에 적용된다. 베어링의 유격조정은 분할 면에 심(shim)을 넣어 적절히 유지하며 내면에는 원활한 윤할을 위해 오일 홈(groove)를 설치하였다.

□ 스러스트 미끄럼 베어링

• 피벗 베어링(pivot bearing) - 피벗 베어링은 절구 베어링이라고도 하며 세워져 있는 축에 의하여 스러스트 하중을 받을 때 사용된다.
• 칼라 베어링(collar bearing) - 칼라 베어링은 수평으로 된 축이 스러스트 하중을 받을 때 사용되는 베어링으로 여러 단의 칼라가 배열되어 있어 베어링의 길이가 길어진다.

미끄럼 베어링은 축 하중을 받고 있으므로 회전 중 유막이 불량한 상태에 처하게 되면 베어링 메탈과 축이 직접 접촉하게 되어 마멸과 소손이 발생한다. 이에 비추어 베어링 재료는 마멸에 적고 면압 강도와 내식성이 커야 하며 녹아 붙음이 어려운 성질을 요구한다. 단, 이와 같은 조건들을 모두 만족하는 재료는 없으므로 가장 가까운 성질을 갖고 있는 금속재료 또는 비금속 재료를 선택 사용한다. 적용가능한 금속재료에는 주철/황동/청동, 화이트 메탈(White metal), 켈밋(Kelmet), 카드뮴 합금, 알루미늄 합금, 오일리스 베어링(oilless bearing)이 있으며 이 중에서 오일리스 베어링은 금속 분말을 가압/소결하여 성형한 뒤 윤활유를 입자사이의 공간에 스며들게 한 베어링이다. 비금속재료에는 흑연, 플라스틱, 고무 등이 있다.

참고자료

• "Bearing (mechanical)", Wikipedia

같이 보기

• 회전축

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