앵귤러 콘택트 베어링 조합: RFQ 전에 DB, DF, DT와 예압 방식 선택하기

축방향 하중 방향을 지지할 수 없는 조합부터 배제하십시오

강성 논의에 들어가기 전에 스러스트 방향부터 확인하십시오. 방향 하나만으로 선택지가 줄어들기 때문입니다.

단열 앵귤러 콘택트 베어링은 궤도가 축방향으로 어긋나 있으며, 바로 이 어긋남이 한 방향으로만 축방향 하중을 지지하게 만듭니다⁹. 양방향으로 절삭하는 스핀들, 양방향으로 축을 위치시켜야 하는 샤프트처럼 하중이 반전되는 조건에서는 단일 베어링으로 작업을 수행할 수 없습니다.

조합은 반드시 페어여야 합니다⁹. 텐덤(DT)도 반전 하중의 해답이 아닙니다.

DT에서 두 베어링은 같은 방향의 하중을 분담해 일방향 축 능력을 높이지만, 반대 방향 능력은 더해주지 않습니다⁸⁹. 텐덤 페어를 사용하는 경우에도 반대 방향 스러스트는 샤프트의 다른 요소가 지지해야 합니다³.

따라서 첫 번째 분류는 간단합니다: 양방향 축 하중이면 DB 또는 DF를, DT는 일방향으로만 무거운 조건에 남겨두십시오.

DB 또는 DF: 모멘트 강성 대 편심 허용도

DB와 DF는 모두 양방향 축 하중을 지지하므로, 둘 사이의 선택은 스러스트 능력이 아니라 모멘트와 정렬의 문제입니다. 백투백(DB)에서는 접촉각 정점이 바깥쪽을 향해 페어에 큰 유효 스팬을 부여합니다.

바로 이 스팬이 높은 모멘트 강성과 전복 저항을 만들어냅니다¹². DF는 기하학을 반전시켜 유효 스팬을 줄이고 모멘트 능력을 낮춥니다.

그러나 짧아진 스팬은 샤프트와 하우징 사이의 각도 편심에 더 관용적입니다⁸¹². 조립 관행이 두 번째 조건을 더합니다.

내륜과 샤프트 사이에 끼워맞춤이 필요하고 조립 오차 가능성이 있다면 페이스투페이스가 조립을 단순화합니다¹³. 예압 하에서 높은 강성이 요구된다면 백투백이 권장 조합입니다¹³.

이 때문에 DB가 머신 스핀들에 가장 일반적이고 범용적인 조합으로 기술됩니다¹². 이 근거에서 얻을 수 없는 것은 숫자입니다.

여기 어떤 자료도 DB가 더 이상 충분하지 않고 DF가 필요해지는 지점을 말해주는 강성 또는 모멘트 하중 기준값을 제시하지 않습니다⁸¹²¹³. 선택을 정성적 판단으로 취급하고 모멘트 하중과 정렬 여유를 공급자에게 제시하십시오.

매칭 듀플렉스 세트 또는 연삭 스페이서를 동반한 비매칭 페어

페어 세트의 예압은 대부분 매칭 듀플렉스 페어를 발주하는 방식으로 이루어집니다¹². 공장 매칭 세트에서는 페어에 동봉된 스페이서 링이 예압 또는 축방향 내부 클리어런스를 이미 정의합니다.

따라서 설정 작업은 베어링이 도착하기 전에 끝난 상태입니다⁴. 매칭되지 않은 베어링을 조합하면 그 작업이 자체 공정으로 넘어옵니다.

베어링과 해당되는 경우 하우징의 관련 축 치수를 사전에 측정하고, 목표 축방향 클리어런스를 결정해야 합니다. 그리고 O(DB) 조합의 경우 서비스 조건이 요구하는 정밀도로 연삭된 외부 스페이서 링에 더해 내부 스페이서 링을 제작해야 합니다⁴.

예압된 페어를 백투백 조합으로 하우징을 통해 강성 있게 지지하려면 유효 스페이서 길이를 산출하기 위해 하우징 폭도 결정해야 합니다⁴. 페어가 조립된 후 스페이서 폭은 중립적인 세부 사항이 아닙니다.

샤프트 스페이서가 하우징 스페이서보다 좁으면 O(DB) 조합에서는 예압이 증가하고 X(DF) 조합에서는 감소합니다²². 바로 이 비대칭이 비매칭 페어의 예압을 미세 조정하는 수단입니다.

그리고 공급자가 이미 기하학을 고정해 둔 매칭 세트가 조립 라인에서 변수 하나를 제거하는 이유이기도 합니다.

예압 등급 또는 개별 힘 값 선택

예압은 도면이 따르는 사양 체계에 따라 등급 또는 개별 힘 값으로 표기됩니다. ISO 방식은 경예압, 중예압, 중예압에 GA, GB, GC를 사용하고, US 방식은 뉴턴 단위의 명시된 힘에 연동된 서픽스 코드를 사용합니다³.

예압은 내부 클리어런스를 제거하고 강성을 높이며 볼 스키딩을 방지하는 역할을 하므로, 명시한 등급이 페어의 거동을 결정합니다¹⁸. 표가 알려주지 않는 것은 사용 중인 베어링 사이즈의 값입니다.

GA, GB, GC 등급 뒤에 있는 힘과 이들이 만드는 축방향 변위 또는 접촉각 변화는 이 근거에 게재되어 있지 않습니다³¹⁸. 등급이나 개별 힘 값을 표기한 뒤, 사이즈별 수치와 그에 따른 변위를 제조사에 문의하십시오.

조합을 확정하기 전의 접촉각과 회전 한계

접촉각은 하중 대 속도 판단의 나머지 절반이며, 조립이 아니라 발주 시점에 고정됩니다. 더 가파른 각도는 축방향 능력과 축 강성을 높이고, 더 얕은 각도는 더 높은 속도와 더 많은 반경 방향 하중을 지지합니다⁸⁹¹⁸.

고정밀 고속 베어링은 통상 15°를 사용하며, 40°는 축방향 능력이 최대화되는 지점입니다⁸⁹. 속도는 이어서 케이지와 윤활을 구속합니다.

한계 속도의 80% 이내에서 운전하도록 베어링을 선정하는 경우, 제조사의 엔지니어링 부서가 적용 사례를 검토해 윤활 방식과 케이지를 권고해야 합니다¹⁰. 운전 속도가 한계 속도를 크게 초과하는 경우, 관련 원심 응력 때문에 더 강한 케이지 구조가 필요합니다¹⁰.

한 공급자는 특정 사이즈에서 소각 15° 베어링이 유 윤활 하에서 30,000 RPM을 초과할 수 있다고 밝힙니다. 그러나 이는 자체 선택에 적용할 수 있는 한계가 아니라 특정 사이즈에 대한 공급자 고유 수치입니다¹⁸.

따라서 조합을 확정하기 전에 구매하려는 사이즈의 한계 속도에 대해 운전 속도를 확인하고, 윤활과 케이지 결정은 가정하지 말고 공급자에게 넘기십시오.

공개된 상당 하중 계수가 예압된 페어에 적용되는지 여부

L10 수명을 직접 계산할 계획이라면 선택한 조합이 계산 방식을 바꿉니다. 동등가 하중 계수 X와 Y는 단열 또는 텐덤 조합과 DB 또는 DF 페어 사이에서 다르며, 접촉각과 축 하중 대 반경 하중 비에도 좌우됩니다²⁵.

예를 들어 15° 접촉각에서 Fa/Fr이 e를 초과하면, Y는 단열 또는 텐덤 조합의 경우 1.47인 반면 백투백 또는 페이스투페이스 페어의 경우 2.39입니다²⁵. 잘못된 열을 사용하면 상당하중이, 그리고 계산된 수명이 이동합니다.

추가로 확인할 조건이 있습니다. 페어 조합의 상당하중 식은 운전 중 내부 클리어런스와 예압이 0일 때 적용되는 것으로 명시되어 있습니다¹⁵.

예압된 페어는 이 가정을 충족하지 않으므로, 공개된 계수는 예압 세트의 최종 답이 아니라 출발점입니다. 공급자가 제시하는 수명 수치가 어떤 상당하중 기준을 사용했는지, 그리고 지정한 예압을 반영하는지 문의하십시오.

RFQ 발행 전에 공급자로부터 확보할 사항

공개된 근거는 예압과 조립 요건을 명시하지만 구매 근거가 될 수치에는 미치지 못합니다. 가정하지 말고 요청해야 할 항목은 다음과 같습니다.

• ✓지정한 등급 또는 개별 힘 값의 사이즈별 예압 값과 그에 따른 축방향 변위 및 접촉각 변화
• ✓조합과 예압에 대해 공급자가 제안하는 정밀도 등급과 그 등급이 인용되는 기준 규격
• ✓사용하려는 샤프트와 하우징의 숄더 및 필렛 치수, 그리고 너트(락너트) 나사 데이터
• ✓페어가 스페이서 링이 사전 정의된 매칭 듀플렉스 세트로 공급되는지, 아니면 직접 조합하고 심심해야 하는 개별 포장 베어링인지 여부
• ✓베어링이 유니버설 매칭 가능한지, 즉 재고 중 어떤 두 개라도 함께 조립할 수 있는지 여부
• ✓운전 온도 범위에서의 열적 예압 변화 — 이를 위해 열 범위 계산기를 제공하는 공급자도 있음
• ✓카탈로그 정격이 아니라 실제 하중 스펙트럼과 조합/예압 조합에 대한 L10 수명

자료들이 상충하거나 수치를 비워 둔 부분

몇몇 수치는 자료들 사이에서 둘 이상의 형태로 나타나며, 사양서를 작성할 때 그 차이가 중요해집니다.

자료들이 확립하지 않은 사항

• 사이즈별 예압 값이 없고, 어떤 예압 등급이나 개별 힘 값에 대해서도 그에 따른 축방향 변위나 접촉각 변화가 없습니다.
• 특정 예압이나 조합에 연동된 정밀도 등급(ABEC/ISO P4, P2) 규정이 없습니다.
• DB와 DF를 결정하기 위한 정량적 강성 또는 모멘트 하중 기준값이 없습니다.
• 열적 예압 변화의 정량화와 특정 조합에 대한 한계 속도표가 없습니다.
• 숄더 또는 필렛 치수, 락너트 나사 데이터, 유니버설 매칭 가능성 정보가 없습니다.
• 특정 조합과 예압 조합 또는 하중 스펙트럼에 대한 L10 수명 결과가 없습니다.
• 앵귤러 콘택트 전용 단가, MOQ 또는 매칭 페어 가용성 데이터가 없습니다.
• 스프링 예압과 심 또는 락너트 예압 방식은 요건에서 언급되지만 근거에서 실질적으로 기술되지 않아, 여기서 매칭 세트 예압과 비교할 수 없습니다.