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제목	오일레스 베어링이란?

분류	베어링규격 > 베어링기술정보	작성일	2006.08.07

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■ 베어링의 총괄적 개념과 종류

◎ 개 념

모양과 재질에 관계없이 하중과 동력을 받는 상태에서 자체윤활성 내지는 전동체(볼, 롤러)의 미끄럼성을 이용하여 회전, 왕복, 측압(Thrust), 각도 요동운전 등의 다양한 운동형태로 힘을 전달시키거나 움직여 주는 기계적부분을 총칭합니다

1. Ball Bearings (볼의 점 접촉운동으로 고속에 사용) 2. Roller Bearings (롤러의 선 접촉운동으로 고하중부위 사용)
- Spherical Roller		- Tapered Roller
- Cylindrical Roller		- Needle Roller
3. Thrust Bearings (측압운동용)
- Ball Thrust		- Tapered Roller Thrust

◎ 미끄럼 베어링

전동체없이 축 또는 운동면이 직접 맞닿아 작동하며, 주행시 틈새가 필요 합니다. 소형 경량화와 충격, 진동에 Ball & Roller Bearing보다 이상적입니다.

1. OILLESS BEARINGS (급유없이 사용)
2. 단순 급유식 Sliding Bearings (Oil 또는 Grease 강제 윤활)

■ 오일레스 베어링이란?

고온, 저온, 부식성 분위기, 이물질 유입, 충격하중 및 진동, 구조상 급유 불능지점 등 급유가 어렵거나 바람직스럽지 못한 곳, 또는 급유를 하여도 효과가 없는 곳에 무급유화를 실현하여 기계의 성능향상과 급유인력 및 비용의 절감, 생산성 향상 등을 도모할 수 있는 베어링으로서 나무재질에서 부터 각종 금속, 프라스틱, 세라믹에 이르기까지 사용조건에 따라 적용재질과 형상이 다양합니다.

■ 오일레스 베어링의 윤활방식과 장단점

오일레스 베어링의 대표적 윤활방식은 다음과 같습니다

◎ 건식윤활(Dry Lubrication = 고체 윤활제 사용)

예)
- DU dry Bearings (테프론 + 납 혼합물계 윤활제 사용)
- LuBo #500 (천연흑연 + 테프론계 윤활제 사용)

☞ 고체윤활제란? :
Oil 또는 Grease를 사용할 수 없는 고온, 부식성 분위기 등 가혹조건에 대체 사용하기 위한 분말 또는 덩어리 형태의 윤활제로서 천연흑연, 이황화 모리브덴, 테프론(P.T.F.E), 납(Pb)등이 주로 사용됩니다.

◎ 유제윤활(기름 또는 물윤활)

예)
- 소결함유 베어링 (금속분말 소결제에 Oil 함침)
- LuBo #300 (주철의 다공질내에 Oil 함침)
- LuBo #600 (동합금 주조시 형성시킨 다공질에 Oil 함침)
- LuBo #200B (수중 사용시 수막형성에 의한 물윤활)

■각 윤활방식의 장단점은 다음과 같습니다.

	건식윤활(고체 윤활제 사용)	유제윤활(기름 또는 물윤활)
장점	•저온 및 고온사용이 가능합니다. •부식성 분위기 사용이 가능합니다. •오일 윤활이 효과없는 고하중의 저속운동,왕복운동, 충격하중, 각도요동운동,불연속적 정지 다발운동에 이상적입니다.	•경·중하중의 고속에 이상적입니다. 오일윤활은 고속회전시 축의 연속회전에 의한 원심력에 의해 오일이 축을 따라 돌면서 Clearance 내에서 윤활유막(Oil Film)을 형성하여 금속간의 마찰을 방지합니다. (유체윤활원리)
단점	•무급유 사용시 고속 사용불가, 저속사용을 원칙으로 합니다. 고체윤활제는 액체윤활제보다 마찰계수가 높아 고속사용시 마찰열이 발생되므로 소착현상이 일어 나거나 베어링의 수명을 단축시키게 됩니다.	•정기 재급유가 필요합니다. •고온, 저온사용이 불가합니다. •부식성 분위기 사용이 불가합니다. •유막형성이 어려운 고하중의 저속운동, 왕복운동, 충격하중, 각도 요동운동, 불연속적 정지 다발운동에 부적합니다. 고하중의 고속사용은 부적합니다. (PV값 과중으로 수명단축)

■수명과 마모량

오일레스 베어링의 마모량 허용치는 치수와 정밀도에 따라 다르면 이점이 수명과 직결됩니다.
속도와 하중외의 이물질 침입, 사용온도, 축가공상태, 공차 적정여부 등 기타조건에 의해 마모량은 변화되므로 직접 사용해 보지 않고서는 마모량과 수명의 사전예측은 현실적으로 부정확 합니다.
또한 오일레스 베어링은 볼, 롤러베어링에 비해 대부분 복잡하고 특수한 조건에 사용 되므로 계산식에 의한 수명예측은 비현실적이나, 참고로 실험상 사용되는 마모계산식은 다음과 같습니다.

W = K.P.V.T

W: 마모량(mm)
V: 운동속도(m/min)
P: 면압(kgf/cm²)
T: 마찰운동시간(hr)
K: 비마모량(mm/kgf/cm² · m/min · hr)

◎ 표(비 마모량K)

완전 무윤활 상태

1*10^-3 ~ ^-5

저속의 경계성 윤활상태(LuBo #550과 DU Dry Bearing)

1*10^-5 ~ ^-7

정기 그리스 급유의 양호한 윤활상태(DX, #300, #600)

1*10^-6 ~ ^-8

연속 Oil 윤활 또는 수윤활에 의한 유체 윤활상태(#200B외)

1*10^-8 ~ ^-10

■ PV 값

PV값이란 단위면적당 면압P(kgf/cm², 베어링의 단위면적은 내경 x 길이의 투영면적을 기준함)과 단위시간당 운동
속도 V(m/min)를 곱한 값으로서 베어링의 선택상 중요한 결정기준이 됩니다. 따라서 사용조건의 PV값을 계산하여 아래 그림과 같이 각 베어링의 허용 PV값을 넘지 않도록 선정해야 하며 그 계산식은 다음과 같습니다.

◎ 회전운동의 경우

부 싱

스러스트 와셔

V(m/min) = πdN/10²

V(m/min) =
2πN(D²+ Dd + d²/10³(D + d)

P(kgf/cm²) = 10²W/Ld

P(kgf/cm²) = 400W/π(D² - d²)

PV(kgf/cm² · m/min) = πWN/10L

PV(kgf/cm² · m/min) =
4WN(D²+ Dd + d²/15(D + d) (D² - d²)

각 베어링의 사용한계 PV값은 해당 카다로그의 기계적 특성란에 기재되어 있습니다.
같은 베어링이라도 급유 유무와 사용 온도에 따라 허용 PV값이 달라지며 또 Thrust Washer나 Plate의 한계 PV값은 BUSH의 1/2에 밖에 받지 못함을 유의해야 합니다.

■ 단위시간과 단위면적당 발생되는 마찰열량 Q는 다음과 같습니다.

Q = μPV/J (kcal/min)

J : 단위운동당 마찰열량(≒427kgf-m/kcal)
μ : 마찰계수
P : 면압(kgf/cm²)
V : 운동속도(m/min)

마찰열 발생은 면압보다도 속도가 주요 요인으로 작용하므로 동일 PV값이 내라도 속도가 빠른쪽의 윤활에 특히 주의해서 축과 베어링이 타붙는 소착 현상을 방지해야 합니다.

■ 상대면(축)에 관해서

구 분

축재질

경 도

연마도

일반용

SM35C 이상의 일반 구조용 강

로크웰"C" 35이상
(이물질 침입이 있으면 높은
재질 사용을 권장)

3~12μ

고온용

SUH,SUS의 내식성 강 또는 크롬도금

부식성용

크롬 도금

- 100˚C 이상의 고온에서 사용 시는 열팽창량 만큼 축을 더 깍아 주십시오.
열팽창량 = 축 열팽창량계수(α) x 축경(d) x (분위기 온도-실온)
예) 경강의 α : 1.2 x 10-5/˚C

- 해수중, 약액중에서는 2~3중 크롬도금이 이상적입니다.

- 고압, 미동조건에서는 축의 질화처리가 효과적입니다.

■ 윤활유의 병용에 관하여

그리스나 오일을 병용하면 건조 윤활상태보다 마찰열을 저하시키고 마모를 줄일 수 있음과 동시에 마모분의 배출, 이물질 침입방지(Seal효과), 축의 방청효과 등이 있어 베어링의 성능과 수명을 향상시킬 수 있습니다.
또 전적으로 무급유 사용이 요구되는 부분일지라도 조립시 내경에 윤활제를 충분히 바른 뒤 조립하면 시동 시 발생되는 급격한 초기 마모량을 줄이고 부드러운 작동효과를 얻을 수 있습니다.

◎ 윤활유는 사용조건에 따라 아래와 같이 사용하면 효과적입니다.

저하중 · 고속용	저점도 < 8~17cst (30˚C)의 Spindle Oil 등
중하중 · 중속용	< 7~15cst (98.9˚C)의 Motor Oil, Turbine Oil 등
고하중 · 저속용	고점도 < 100~1,000cst (37˚C)이면서 점착성이 강한 Gear Oil, Cylender Oil 등(MoS2 함유 Oil이 효과적임)

- 고하중, 내마모, 내열성을 위해서는 이황화모리브덴(MoS2)이 함유된 Grease가 제일 효과적이므로 성능향상과 수명연장을 위해 권장합니다.

■ 오일 함침 방법

LuBo #300이나 #600 등을 소재만 구입해서 자체 기계가동 및 연마후 사용할 경우는 꼭 오일을 함침시킨 뒤 사용해 주십시오.
함침방법은 가열방식과 진공 방식이 있습니다. 가열방식은 우측과 같이 윤활유(모타유 등)를 담은 용기에 가공 완료된 제품을 넣고 100 ~ 110˚C 까지 서서히 가열해서 기포방생이 완전히 없어질 때까지 1~2시간 함침한 후 열원을 차단시킨 상태에서 그대로 자연 냉각시켜 오일이 상온이 된 뒤 제품을 꺼내 사용하면 됩니다. 또한 함침의뢰를 하시면 진공함침으로 처리 가능합니다.

■ 오일 홈 및 주유구의 설계방법

◎ 오일홈
최대 부하점을 중심으로 내경면에 균등하게 나누어 설계하면 됩니다.
오일홈의 길이는 베어링 길이 전체의 80%전후가 이상적입니다.
오일홈에 적당한 r을 주어 부드러운 유기체가 되도록 하고, 하우징 밖에서 주유를 할 경우는 주유구가 서로 맞지 않을 것에 대비하여, 하우징 내경 또는 베어링 외경면에 순환홈을 파주면 아주 효과적입니다.

내경구분

갯수

30 이하

1.5

1.2

1 ~ 2

30 ~ 50

2.0

1.8

50 ~ 80

3.0

2.5

80 ~ 120

3.5

120 ~ 180

4.0

5.0

180 ~ 250

5.0

6.0

250 ~ 315

6.0

7.0

315 ~ 400

7.0

8.0

400 ~ 500

8.0

◎ 주유구

통상 하중이 걸리지 않는 쪽으로 1개를 뚫지만 각도 요동운동의 경우에는 최대 부하점을 중심으로
양쪽에 2개를 뚫는 경우도 있습니다.
또 베어링의 길이가 길 경우에는 길이 방향으로 2개를 뜷기도 합니다.

■ 모서리 다듬기

오일레스 베어링은 아래의 도표와 같이 모서리 다듬기를 해주면 이상적.

내경구분

내 · 외경의 다듬기 기준

80 이하

0.5C

80 ~ 200

1.0C

200 ~ 300

1.5C

300 이하

2.0C

■ 베어링의 적정두께 계산식

표준적 베어링의 두께는 다음의 공식으로 구합니다.

t = (0.05 ~ 0.07)d + (2 ~ 5mm)

■ 하우징에 압입방법

우측 그림과 같이 하우징에 Guide Bar로 바이스 또는 소형 프레스를 이용하여 압입하며, 하우징 내경 모서리와 베어링 외경 모서리를 Cutting(면취)한 뒤 윤활유를 발라주면 압입이 더욱 용이해 집니다.

■ 사용상 주의사항

- 축은 연마(

)를 원칙으로 합니다.
- 하우징과 축은 카다로그 치수표상의 공차에 충실해 주십시오.
- 베어링의 축은 편심이 되지 않도록 수평을 유지하여 주십시오.
- 이물질의 침입은 유해하므로 실링을 권장합니다.
- 축을 특별히 열처리 할 필요는 없으니 크롬도금을 할 경우는 베어링의 수명이 훨씬 더 연장됩니다.

오일레스 베어링이란?

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