롤러 베어링 대 볼베어링: 지정하기 전의 5가지 확인

부하 방향에서 시작하십시오

부하 방향은 부하 크기가 발언권을 얻기도 전에 계열을 탈락시킵니다. 선접촉은 반경 부하를 점접촉보다 더 넓은 면적에 퍼뜨리므로, 롤러 베어링이 같은 공간에서 일반적으로 더 높은 반경 부하를 견딥니다^{4,11,15,23,24}.

그 이점은 반경에만 있습니다. 실린더 롤러 베어링은 반경 부하만 견디는 반면, 테이퍼 롤러 베어링이나 앵귤러 콘택트 볼베어링은 같은 자리에서 축방향 성분을 처리합니다^2,4,17–20.

깊은 홈 볼베어링은 그 사이에 있으며 양방향의 중간 축방향 부하를 받습니다^2,5. 반경 전용 베어링을 합성 부하 자리에 넣으면 고장은 단순 과부하가 아니라 롤러/궤도 접촉에서 일어납니다.

감속기 피니언 샤프트를 생각해 보십시오. 기어 분리력은 반경이고 스러스트는 축방향입니다.

실린더 롤러 베어링이 반경 절반을 견디므로, 축방향 절반은 같은 자리의 테이퍼 롤러나 앵귤러 콘택트 볼베어링으로 가야 합니다. 이것은 용량 결정이 아니라 기하 결정입니다 — 실린더 베어링은 충분히 강해도 여전히 잘못된 부품일 수 있습니다.

정격을 비교하기 전에 부하가 반경 전용인지, 축방향 전용인지, 합성인지 적고, 그 방향을 견딜 수 없는 모든 계열을 지우십시오. 자리에 스러스트가 걸린다면, 카탈로그를 펼치기 전에 실린더 롤러 옵션은 목록에서 빠집니다.

속도가 롤러를 막습니까?

부하 정격에 반해 들기 전에 속도를 확인하십시오. 점접촉은 회전당 더 적은 마찰과 열을 내므로, 볼베어링이 비슷한 크기의 롤러 베어링보다 일반적으로 더 높은 한계 속도와 dN 값을 유지합니다^11,15,23,24.

부하를 퍼뜨리는 그 선접촉이 속도에서 더 많은 열을 내므로, 순수하게 용량으로 고른 롤러 베어링은 충분히 강해도 운전 속도에서 과열될 수 있습니다¹⁵. 한 출처는 작은 15° 접촉각의 앵귤러 콘택트 볼베어링이 유윤활에서 특정 사이즈에 대해 30,000 RPM을 넘을 수 있다고 보고합니다²¹.

여기의 어떤 출처도 같은 내경의 대응 롤러 속도를 주지 않으므로, 그 수치는 비교가 아니라 대조할 볼 쪽 천장으로 취급하십시오. 실무 순서는 이렇습니다.

운전 속도가 높다면 볼 계열이 기본이고 롤러 후보는 부하로 스스로를 정당화해야 합니다. 운전 속도가 중간이고 부하가 무겁다면 롤러 후보가 남습니다.

밀폐 볼베어링 변형은 실 항력 때문에 개방형보다 낮은 속도 한계를 지닌다는 점도 유의하십시오⁵ — 실링 선택이 베어링이 도달할 수 있다고 생각한 속도 아래로 볼베어링을 끌어내릴 수 있습니다. 지금 선정 시트에 운전 RPM과 내경을 적고, 살아남은 각 후보의 그 내경에서의 한계 속도를 공급사에게 요청하십시오.

장착이 부정렬을 견딥니까?

부정렬은 조용히 부하 정격을 무효로 만드는 확인 항목입니다. 볼, 테이퍼, 실린더 롤러 베어링의 용량은 부정렬이 0.0005 라디안, 즉 0.03°를 넘지 않는다는 가정에 기반합니다¹⁶.

그것을 넘으면 접촉 경로의 가장자리가 부하를 짊어지고 L10 수명은 계산값 아래로 떨어집니다¹⁶. 구면 롤러 베어링과 자기 조심 볼베어링은 대신 부정렬을 수용하도록 만들어졌으며, 특수 자기 조심 실린더 롤러 베어링은 1.0°에서 1.5°까지 받을 수 있습니다^4,16,17.

정격 기반과 자기 조심 유형이 견디는 것 사이에는 한 자릿수가 넘는 격차가 있습니다. 1.0–1.5°의 각 오차를 지닌 라인 샤프트 필로우 블록을 생각해 보십시오.

카탈로그 정격이 아무리 강해 보여도 모든 비-자기 조심 후보는 서면상 탈락하며, 0.0005 rad 기반이 초과되므로 구면 롤러 또는 자기 조심 베어링이 필요합니다¹⁶. 부정렬은 두 곳에서 옵니다 — 정적으로 어긋난 하우징과 부하 아래 처지는 샤프트입니다¹⁶ — 따라서 정격을 믿기 전에 둘 다 추정하십시오.

자리를 0.0005 rad 안에 유지할 수 없다면 부하 정격을 전혀 비교하지 말고, 자기 조심 계열에서 먼저 고르십시오. 출처들이 0.0005 rad 기준선과 1.0–1.5° 특수 사례만 주므로, 후보가 어떤 부정렬에 대해 정격이 매겨졌는지 공급사에게 물으십시오.

롤러 강성이 필요합니까, 아니면 프리로드로 충분합니까?

강성은 볼 계열이 맞서는 지점입니다. 프리로드는 내부 클리어런스를 없애고 접촉을 최적화하므로, 앵귤러 콘택트 볼베어링은 점접촉 기하가 시사하는 것보다 더 강성 높게 만들어질 수 있습니다^2,21,22.

공작기계 스핀들이 롤러만 강성을 준다고 가정하지 않고 프리로드된 앵귤러 콘택트 볼베어링을 쓰는 이유입니다^2,21,22. 두 볼 옵션을 강성으로 비교해 보십시오.

깊은 홈 볼베어링은 낮음~중간이고, 앵귤러 콘택트 볼베어링은 특히 프리로드 시 높습니다^2,21. 공작기계 스핀들을 생각해 보십시오.

강성이 낮음~중간인 깊은 홈 볼베어링 대신, 프리로드된 앵귤러 콘택트 볼베어링이 강성의 선호 선택입니다^2,21,22. 프리로드는 조정 가능하므로 엔지니어는 특정 운전에 맞춰 강성을 튜닝하고 볼 스키딩을 방지할 수 있습니다²¹.

여기에 두 가지 주의가 따릅니다. 앵귤러 콘택트 베어링은 부정렬 허용치가 매우 제한적 — 통상 0.5~1도 — 이고, 축방향 용량은 대략 C0의 25–35%입니다²¹ (공급사 제공 수치).

따라서 강성의 이득은 실재하지만 부정렬 예산을 좁힙니다. 처짐 예산이 빠듯하고 자리가 잘 정렬되어 있다면, 롤러만이 강성의 답이라고 가정하기 전에 프리로드된 앵귤러 콘택트 옵션을 견적해 보십시오.

베어링 번호만이 아니라 프리로드 등급과 결과 강성을 공급사에게 요청하십시오.

윤활 경로가 운전을 견딥니까?

윤활은 부하와 속도에서 올바르던 베어링 선택을 뒤집을 수 있습니다. 그리스는 사용이 쉽고 누출에 강하며 상대적으로 저렴해 대부분의 전동 베어링 적용의 기본값입니다³.

가혹한 조건이 그 기본값을 깹니다. 고온은 그리스를 태워 점도 손실, 금속 간 접촉, 최종 소착을 일으킬 수 있고, 팬 속도 상승은 더 높은 운전 온도를 통해 같은 효과를 냅니다³.

그런 곳에서는 오일이 권장됩니다. 열을 방산하고 흙, 먼지, 습기, 마모 금속 같은 오염물을 씻어내기 때문입니다³.

롤러 베어링은 볼베어링보다 더 많은 마찰과 열을 내므로¹⁵, 롤러 후보는 더 빨리 오일 경로로 밀어냅니다. 실링은 반대로 밉니다.

밀폐 볼베어링 변형은 개방형 베어링 대비 실 항력으로 속도 한계가 줄어듭니다⁵. 고온, 고속 또는 심하게 오염된 운전을 생각해 보십시오.

그리스는 점도를 잃고 금속 간 접촉을 허용할 수 있으므로 오일 윤활이 대신 지정되며 — 밀폐 볼베어링 변형은 실 항력이 속도 한계를 낮추므로 기각됩니다^3,5. 같은 도면 위의 두 독립 제약입니다.

베어링 호출을 배포하기 전에 윤활과 실링 경로를 결정하십시오. 방금 선택한 후보를 탈락시킬 수 있기 때문입니다.

후보가 귀하의 운전 온도에서 귀하의 윤활 방법에 대해 정격이 매겨졌는지 공급사에게 물으십시오.

어느 후보가 RFQ까지 살아남습니까?

공간 크기만으로의 선정은 실제로 수명을 정하는 동정격 하중, 한계 속도, 마찰 계수, 부정렬 허용치를 무시합니다^7,13,23. 하우징에 맞는 베어링도 여전히 잘못된 부품일 수 있습니다.

수명을 결정하는 네 가지 수치는 내경과 외경에서 보이지 않기 때문입니다. 케이지 재질, 스타일, 유형도 회전 정밀도, 강도, 제품 비용을 좌우할 수 있으므로, 케이지 옵션은 이후 리비전이 아니라 같은 대화에 속합니다¹.

살아남은 각 후보에 대해 이 순서로 확인을 실행하십시오.

• ✓자리가 실제로 겪는 부하 방향 — 반경 전용, 축방향 전용 또는 합성 — 을 확인하고 견딜 수 없는 계열은 지움.
• ✓필요한 내경에서 살아남은 각 후보의 카탈로그 동정격 하중 Cr을 확보하고 등가 부하 P와 비교.
• ✓운전 속도에서 후보의 한계 속도와 dN 값을 확보하고 밀폐 변형의 정격 하향 여부 확인.
• ✓장착이 내주는 부정렬을 0.0005 rad 정격 기반과 대조 확인, 또는 자기 조심 유형으로 이동.
• ✓여기 출처들이 어느 쪽도 정하지 않으므로 마찰 계수와 부정렬 허용치를 카탈로그에서 확보.
• ✓케이지 재질과 스타일을 일찍 결정 — 회전 정밀도, 강도, 제품 비용에 영향.

깊은 홈 볼베어링으로 마무리됩니까?

롤러나 앵귤러 콘택트 솔루션에 지불하기 전에 범용 사례가 이미 마무리되는지 확인하십시오. 대량 생산과 표준화가 깊은 홈 볼베어링을 범용 적용의 가장 경제적인 전동 베어링 유형으로 만듭니다^5,10.

롤러 베어링은 필적하는 정밀도에서 볼베어링보다 대개 더 비싸고^15,22, 앵귤러 콘택트 볼베어링은 깊은 홈 유형보다 셉니다^2,22. 따라서 저렴한 계열이 흔히 올바른 계열이기도 합니다 — 하지만 그 축방향 한계 안에서만입니다.

깊은 홈 볼베어링은 양방향의 축방향 부하를 견디며, 한 출처는 그 용량을 정적 반경 부하 정격의 대략 20–30%로, 다른 출처는 C0의 25–35%로 둡니다^2,5,10. 범용 중부하 적용을 생각해 보십시오.

축방향 성분이 그 대역 안에 머문다면 깊은 홈 볼베어링이 마무리합니다. 합성 부하를 더 잘 견디겠지만 더 비싼 앵귤러 콘택트 볼베어링 대신입니다^2,5,10,22.

두 출처가 서로 다르므로 대역이 중요하며, 선택한 공급사의 카탈로그가 값을 확인할 때까지 하한으로 설계하십시오. 축방향 부하가 대역 상단 근처라면, 더 높은 비용에도 앵귤러 콘택트 옵션이 더 안전한 판단입니다.

경제적인 답을 받아들이기 전에 축방향 부하를 C0와 대조하십시오.

실린더 롤러입니까, 테이퍼 롤러입니까?

롤러 계열이 선택되면 다음 갈림길은 실린더 대 테이퍼입니다. 순수 반경 부하에서 실린더 롤러 베어링은 테이퍼 롤러 베어링보다 더 적은 마찰과 열을 내는 경향이 있습니다¹⁹.

테이퍼 롤러 베어링은 테이퍼 설계 때문에 약간 더 많은 열을 낼 수 있지만, 합성 반경 및 축방향 부하의 적용에 더 적합합니다¹⁹. 그것이 트레이드입니다.

마찰 페널티가 합성 부하 능력을 사들이며, 그것은 롤러 계열의 결함이 아니라 기하의 속성입니다. 두 유형은 조정 방식에서도 다릅니다.

실린더 롤러 베어링은 통상 고정 클리어런스로 설치 중 조정이 제한적인 반면, 테이퍼 설계는 설치 시 클리어런스 조정을 허용해 서로 다른 운전 조건에서 성능을 최적화할 유연성을 줍니다¹⁹. 순수 반경 롤러 운전을 생각해 보십시오.

더 낮은 마찰과 열을 위해 실린더 롤러 베어링이 선택됩니다. 같은 자리에 축방향 지지를 걸면 대신 테이퍼 롤러 베어링이 선택되고 약간 더 높은 마찰이 수용됩니다¹⁹.

테이퍼 롤러 베어링은 테이퍼 기하가 접촉 면적을 늘리기 때문에 볼이나 실린더 베어링 대비 큰 반경 및 스러스트 부하도 견딥니다⁴. 따라서 질문은 어느 롤러가 더 나은가가 아니라, 귀하의 자리가 축방향 능력을 필요로 하는가입니다.

필요로 한다면 마찰을 수용하고 테이퍼를 지정하며, 아니라면 더 시원한 실린더 옵션을 택하십시오.

출처들이 서로 다른 지점

두 출처가 같은 베어링에 대해 서로 다른 축방향 용량 백분율을 주며, 비용과 속도 순위도 모든 출처가 같게 서술하지 않습니다. 한 수치를 사실로 인용한 사양은 공급사 자신의 카탈로그에 의해 반박될 수 있으므로, 각 쟁점 수치를 설계 근거의 숫자가 아니라 확인할 범위로 취급하십시오.

아래 표는 양쪽을 모두 보이게 유지하므로 어떤 수치를 어떻게 검증할지 알 수 있습니다 (공급사 제공 수치).

출처들이 입증하지 않는 것

• 롤러 대 볼베어링의 대응 사이즈 반경 부하 정격 비율 없음
• 대응하는 볼과 롤러 사이즈의 비교 속도 한계 수치(RPM 또는 dN) 없음
• 볼 대 롤러 베어링의 마찰 계수 또는 토크 값 없음
• 롤러와 볼베어링 사이의 가격 수치 또는 정량적 비용 비교 없음
• 0.0005 rad 기준선과 1.0–1.5° 특수 자기 조심 사례를 넘어서는 유형별 제조사 허용 부정렬 각도 없음
• 롤러와 볼베어링 사이의 직접적인 강성(부하 아래 처짐) 비교 없음
• 롤러 베어링이 볼베어링보다 더 많은 윤활제나 더 잦은 정비가 필요하다고 서술하는 출처 없음
• 제조 복잡도나 소재 측면의 비용 차이 설명 없음