설계 및 엔지니어링

Aubearing의 핵심은 고객과 협력하여 독특한 디자인과 응용 프로그램을 추구하고 혁신적이고 비용 효율적인 솔루션을 제공하는 능력입니다. 수년간의 응용 지식과 정밀 계측을 바탕으로 당사의 엔지니어링 직원은 다음을 포함하여 수백 가지의 다양한 응용 분야와 산업을 다루는 수십 년간의 실무 경험을 보유하고 있습니다. 의료, 로봇, 광산 장비, 농업 장비, 자동차, 오토바이, 자전거, 엔지니어링 기계, 토공 장비, 임업, 포장, 수처리 장비, 인쇄 장비 등을 통해 특정 응용 분야에 대한 최적의 베어링 설계 및 엔지니어링 솔루션을 맞춤화할 수 있습니다.

우리는 함께 귀하의 정확한 사양에 맞는 최고의 베어링을 제조할 수 있으며, 공차는 백만분의 XNUMX인치 단위로 측정되기도 합니다. 우리는 귀하가 당사 시설을 방문하도록 초대하며 귀하의 모든 요구에 맞는 솔루션을 제공하기 위한 노력의 일환으로 귀하의 시설을 방문할 수 있는 기회를 환영합니다.

Aubearing의 사내 기술 연구소

당사의 기술 연구소에는 베어링 응용 분야를 신속하고 효과적으로 평가할 수 있는 고급 정밀 기기 및 고급 평가 소프트웨어(Solid Works, AutoCAD 등 사용에 국한되지 않음)가 갖추어져 있습니다. 독특한 "Aubearing Analysis System"은 다양한 관점에서 베어링을 평가합니다. 당사의 설계 엔지니어는 정격 하중, 속도 제한 및 피로 수명을 최대화하기 위해 궤도 프로파일을 신중하게 최적화합니다. 우수한 성능을 위해 최적의 잔여 궤도 응력을 보장하기 위해 "제조를 위한 설계"에 특별한 고려가 이루어졌습니다. 동시에 많은 응용 분야가 먼지가 많고 오염된 환경에 있으므로 오염을 방지하기 위해 베어링 씰도 고려됩니다.

제조 비용 절감

베어링 제조 비용(재료비, 툴링 비용, 조립 비용)의 약 70%는 설계 결정에 의해 결정되고 나머지 30%의 비용은 공정 계획이나 공작 기계 선택과 같은 생산 결정에 사용됩니다. 우리의 목표는 고품질을 유지하면서 생산, 조립 및 유지 관리 측면에서 비용 효율적이도록 맞춤형 베어링을 최적화하는 것입니다. Aubearing은 베어링 크기, 롤링 요소, 경도, 기어 구성 등을 권장할 수 있으며 하중, 크기, 회전 및 수명주기에 대한 요구 사항을 충족하기 위해 200mm ID에서 6,000mm OD까지의 베어링 크기를 제조합니다.

모든 설계 엔지니어가 알아야 할 베어링 용어 및 계산

베어링은 장비 및 동력 전달 응용 분야의 거의 모든 회전 어셈블리에서 발견됩니다. 부드러운 회전 운동을 생성하고 마찰과 마모를 줄입니다. 적절하게 크기를 조정하고 사용하면 대부분의 베어링은 교체할 필요 없이 수년 동안 작동합니다.

회전 베어링은 일반 베어링, 유체 정역학 및 유체 역학 베어링, 자기 베어링 및 롤링 요소 베어링을 포함하는 광범위한 용어입니다. 롤링 요소 베어링은 롤링 요소 유형(볼, 롤러 및 니들 롤러)에 따라 더 세분화될 수 있습니다. 볼 또는 롤러 베어링을 어셈블리에 포함하는 모든 기계 설계 엔지니어는 베어링 수명 및 베어링 하중 계산에 익숙해야 합니다. 이러한 기본 공식에 대한 지식은 긴 수명에 최적화된 견고한 설계를 보장하는 데 도움이 됩니다.

베어링 수명

베어링 수명(L)은 베어링 링이나 롤링 요소의 재료에 피로의 첫 징후가 나타나기 전에 베어링이 주어진 일정한 속도로 작동할 수 있는 시간으로 정의됩니다.

베어링 정격 수명(L10)은 외관상 동일한 베어링 그룹의 90%가 완료되거나 초과하는 특정한 일정한 속도에서의 수명(시간)입니다. 정격 수명은 90% 신뢰성과 관련된 단일 베어링의 수명을 의미하기도 합니다. 일정한 속도로 작동하는 베어링의 베어링 정격 수명은 시간 단위로 표시할 수도 있으며 L10h라고 합니다. 정격 수명의 단위는 수백만 회전(106rev)입니다.

베어링 하중 등급

베어링 하중은 각각 고유한 정의를 갖는 다양한 용어로 표현됩니다. 정적 하중은 회전하지 않는 베어링에 가해지는 하중을 의미합니다.

기본 정격 하중(CB)은 레이디얼 및 앵귤러 콘택트 베어링에 대해 계산된 일정한 하중입니다. 이는 외관상 동일한 베어링 그룹이 외부 링이 정지된 상태에서 내부 링이 XNUMX만 회전할 때 견딜 수 있는 하중입니다. 기본 정격 하중의 단위는 파운드(lb) 또는 뉴턴(N)입니다.

기본 정정격 하중(Co)은 전동체와 궤도면의 전체 영구 변형을 발생시키는 전동체와 전동면 사이의 가장 큰 하중을 받는 접촉점에서 계산된 접촉 응력에 해당하는 비회전 베어링의 반경방향 하중입니다. 전동체 직경의 0.0001입니다. 기본 정정격 하중의 단위는 파운드(lb) 또는 뉴턴(N)입니다.

정적 등가 하중(Po)은 계산된 정적 레이디얼 하중입니다. 이는 실제 하중 조건에서 발생하는 것과 같이 가장 큰 응력을 받는 전동체와 궤도 접촉에서 동일한 전체 영구 변형을 일으키는 하중으로 정의됩니다. 정적 등가 하중의 단위는 파운드(lb) 또는 뉴턴(N)입니다.

기본 동정격 하중(C)은 고정된 외부 링을 가진 외관상 동일한 베어링 그룹이 통계적으로 내부 링의 XNUMX만 회전을 견딜 수 있도록 계산된 일정한 레이디얼 하중입니다. 기본 동정격 하중의 단위는 파운드(lb) 또는 뉴턴(N)입니다.

동적 등가 하중(P)은 베어링 수명 방정식에 사용되는 요소 중 하나입니다. 이는 실제 하중 조건에서 발생하는 것과 마찬가지로 베어링 수명에 동일한 영향을 미치는 일정한 가상 레이디얼 하중입니다. 동적 등가 하중의 단위는 파운드(lb) 또는 뉴턴(N)입니다.

계산

베어링 수명(L10)은 다음 공식으로 계산할 수 있습니다. 필요한 변수는 기본동정격하중(C)과 베어링의 동등가하중(P)입니다.

L₁₀ = (C/P)³

L₁₀ =정격수명(10⁶신부님); C = 기본 동정격 하중(lb 또는 N); P = 동적 등가 하중(lb 또는 N)

회전수를 시간으로 변환하려면 속도(rpm)로 나눕니다.

L_10hrs = (C/P)³ x [(10⁶rev) / (N rpm x 60분/시)] = 16667/N x (C/P)³

N = 속도(rpm)

1. P = VF_r

2. P = XVF_r + YF_a

P = 동적 등가 하중; V = 회전 계수; X = 방사형 계수; Y = 추력 계수; Fr = 방사형 하중; Fa = 축방향 하중

베어링 외경(OD)이 0.625인치 이하인 경우 다음 값을 사용할 수 있습니다: X = 0.56, Y = 2.10 및 e = 0.16. 직경이 0.625인치보다 큰 베어링의 경우 아래 표를 참조하십시오. 아래 표의 마지막 열에 표시된 요소 "e"는 Fa/VFr의 비율을 나타냅니다. Fa /VFr < e이면 공식(1)이 사용됩니다. Fa/VFr > e이면 공식(2)이 사용됩니다.

이러한 공식은 좋은 출발점을 제공하지만 다른 요인도 유효 베어링 수명과 정격 하중에 영향을 미칠 수 있습니다.

일부 응용 분야에서는 작동 중에 부하와 속도가 달라질 수 있습니다. 하중과 속도 변화가 알려진 변수인 경우 이는 베어링 하중 계산에 반영될 수 있습니다.
윤활은 베어링 수명에 큰 영향을 미칠 수 있는 또 다른 요소입니다. 밀봉형 베어링의 경우 윤활유 수명이 베어링 수명을 결정하는 경우가 많습니다.
환경 조건과 오염도 베어링 수명에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
베어링 재질도 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 440C 스테인리스강의 정격 하중은 20 베어링강에 비해 약 52100% 감소해야 합니다. 베어링 수명은 이러한 요인 및 기타 요인으로 인해 정확한 과학은 아니지만 이러한 공식을 사용하면 엔지니어가 어셈블리에 대한 안전하고 신뢰할 수 있는 설계를 개발하는 데 도움이 됩니다.

볼 베어링 디자인

볼 베어링의 탁월한 특성은 최대 성능 한계를 달성하는 기술적으로 까다로운 품질 특성의 결과입니다. 예압 또는 베어링의 다중 배열과 같은 다양한 설계 조치는 성능 제한에 대응하고 베어링의 성능 능력을 향상시킵니다.

예압 베어링

예압은 볼과 궤도의 접촉 영역에 탄성 변형을 생성하는 볼 베어링에 지속적으로 작용하는 축 방향 힘으로 정의됩니다.

사전 로드를 통한 성능 최적화

강성 또는 스프링 예압으로 볼 베어링을 설치하면 베어링 작동에 대한 많은 성능 특성이 최적화됩니다.

감소된 스프링은 정의 가능한 방사형 및 축방향 강성을 보장합니다(다이어그램 참조).
하중 변화에도 높은 주행 정밀도와 작업성
진동 및 소음 감소
고속 및 높은 가속도에서 전동체 접촉 시 미끄러짐 및 마찰을 방지합니다.
고속에서 미끄럼 마찰부분 감소(내륜과 외륜의 접촉각 변화 감소)
긴 서비스 수명으로 증가된 부하 용량(외부 하중 및 회전 속도로 인해)

엄격

강성은 볼 베어링에 대한 축 방향 힘 효과 [N]의 양을 정의하며, 이로 인해 베어링 링이 1μm만큼 이동됩니다.

적절한 예압은 베어링 강성을 증가시키고 작동 힘에 대한 베어링의 하중 전달 능력을 지원합니다.

양력

리프팅 힘은 베어링 세트의 중앙 축 하중을 통해 베어링이 무부하 상태가 되는 힘입니다.
외부 축방향 하중이 리프팅력을 초과하는 경우…
... 무부하 볼 베어링의 볼과 궤도는 더 이상 지속적으로 접촉하지 않습니다.
… 미끄럼 마찰이 증가하면 마모가 증가합니다.

스프링 예압

디자인 특성:

베어링 1(작업측)은 하우징에 축 방향으로 고정되어 있고, 베어링 2는 축 방향으로 이동 가능하게 배열되어 있습니다(샤프트의 내부 링 고정 시트).
베어링 2의 외부 링에 있는 스프링 힘은 두 베어링 모두에 일정한 예압을 보장합니다.
필요한 스프링 예압은 스프링 이동을 통해 설정됩니다(스프링 특성 곡선에 따른 경로-힘 함수).
완벽한 예압 결과를 위해서는 플로팅 베어링에 설정된 외부 링의 충분한 축 이동성이 필요합니다.
조정 스프링의 조정은 외부 축방향 하중의 작용 방향으로 이루어집니다.
단일 베어링을 사용하는 경우: <~>, 조정되지 않은 베어링을 사용할 수 있습니다.
베어링을 직렬로 사용하는 경우(<< ~ >>) 동일한 유형(L, M 또는 S)의 베어링이 균일한 하중 분포를 보장합니다.

형질:

속도 및 온도와 무관한 예압은 오로지 스프링 장력에 의해서만 발생합니다.
스프링 힘으로 인해 베어링과 스러스트 베어링의 예압이 동일해집니다.
샤프트와 하우징의 열팽창은 예압에 영향을 미치지 않습니다.
스프링 장착 베어링 시스템은 최고 속도를 가질 수 있습니다.

견고한 예압 베어링 세트

소위 베어링 세트로 여러 베어링을 배열하면 하중 지지력, 강성 및 리프팅 힘이 증가합니다.

따라서 모든 배열의 반경 방향 강성은 다음과 같습니다.
α = 15°에서: Crad ~ 6 · Cax
α = 25°에서: Crad ~ 2 · Cax

* O- 또는 X- 배열의 베어링 쌍에 대한 참조 값(베어링 데이터 참조).
작동 관련 영향(RPM, 부하 등)은 고려되지 않습니다.

2개의 베어링으로 다중 배열(베어링 쌍)

견고한 베어링 예압을 사용하여 O, X 또는 직렬 배열로 지정된 베어링 쌍은 다양한 응용 분야에 효과적이고 비용 효율적이며 기술적인 솔루션을 제공합니다.

O 배열(DB)

>압력선이 베어링 축 방향으로 분기됩니다.

>큰 지지 베이스(H)와 틸팅 모멘트에 대한 높은 강성
양방향의 축방향 힘 흡수

O 배열의 베어링 쌍

X 배열(DF)
압력선은 베어링 축 방향으로 수렴됩니다.

>이스케이프 오류에 둔감함
> 지지대 크기 감소 및 틸팅 강성
> 양방향의 축력 흡수

X 배열의 베어링 쌍

직렬 배열(DT)
하중방향에 평행배치

>단일 베어링보다 더 높은 축방향 하중 용량(2배)
> 두 베어링 모두 동일한 접촉각을 가지며 세 번째 베어링에 배치됩니다.

직렬로 연결된 베어링 쌍

3개 또는 베어링으로 다중 배열(베어링 세트)

시스템 강성 또는 고하중에 대한 최대 요구 사항을 충족하는 X, O 또는 3개 이상의 베어링이 있는 탠덤 배열은 뛰어난 성능 특성을 제공합니다.

3개의 베어링을 사용한 배열

4개의 베어링 배열

중간 링

중간 링을 통한 성능 최적화
중간 링(거리 링)을 설치하면 쌍을 이루는 베어링의 개별 품질 특성을 차별화하여 최적화할 수 있습니다. 중간 링의 너비는 최소한 개별 베어링의 너비입니다.

형질:
>지지 베이스(H) 증가 및 레이디얼 강성 증가
>방열 최적화
>최적화된 오일 공급 및 배출 덕분에 베어링 윤활이 향상되었습니다.

중간 링 폭 ≥ 단일 베어링 폭

디자인 특성:

>재료: 100 Cr6 또는 이와 유사한 경화 처리(최소 45 HRC)
>중간 링 사이의 평면 평행성이 양호하도록 주의를 기울여야 합니다(구성 요소의 정확도도 참조).
>한 번의 클램핑 작업으로 두 링을 모두 평면 연삭함으로써 외부 및 내부 중간 링에 필요한 평행도가 보장됩니다.
>중간 링이 있는 베어링 세트(예: <||<||>||>)의 경우 베어링 사이의 스페이서 링이 서로 다른 압력 라인 궤적으로 연삭되어 사전 인장력이 조정됩니다.

서로 다른 압력 라인 경로 사이의 거리 링

중간 링을 사용한 예압 변경

중간 링은 이미 조정된 볼 베어링에 대한 사전 인장력을 변경합니다.

샤프트 중간 링의 폭이 하우징 폭보다 작은 경우…

… O 배열의 예압이 증가합니다.

… X 어레이의 예압이 감소합니다.

접촉각 및 조정 정밀도

접촉각 ⍺0

접촉점 사이의 직선 각도: 내부 링 궤도 – 볼 – 외부 링 궤도와 반경 방향 레벨이 접촉각을 정의합니다.

접촉각은 레이디얼 베어링 틈새(베어링 유격)와 궤도의 진동에 따라 결정됩니다.

두 베어링 링 사이의 하중 전달은 볼과 궤도의 접촉점을 통해 이루어집니다.

베어링 배열의 개별 베어링에 대한 균일한 하중 분포는 모든 하중 베어링에 동일한 접촉각을 설정합니다.

표준 접촉각 C(15°) 및 E(25°) )

접촉 각도는 다음을 통해 작동에 따라 변경됩니다.

… 외부 세력
… 내부 세력
(고속에서 내륜과 볼의 원심력)
… 내부 링이 맞습니다.
… 내부 링과 외부 링 사이의 온도 차이.
접촉각의 편차는 베어링 특성에 변화를 가져오고,
이는 베어링 작동에 영향을 미칩니다.

요청 시 추가 접촉각을 제공할 수 있습니다.

변환 부품의 정밀도

샤프트 조정과 모양 및 위치 공차에 대한 지침 값(DIN EN ISO 1101)

높은 RPM에 따른 핏 최적화

RPM이 증가하면(약 n · Dm = 1.5 . 106 mm/min.부터) 점진적으로 증가하는 원심력으로 인해 내부 링이 넓어지고 기능적 영향이 발생할 수 있습니다. 예를 들어:

> 샤프트와의 접촉 및 접촉면에서 내부 링의 미끄러짐
>마찰 부식
>진동

내부 링의 들림을 방지하기 위해 더 강한 끼워맞춤을 권장합니다.

대형 베어링 설계 및 베어링 시리즈에 대한 수정 계수:

SM 60..: 1
SM 619..: 1.10
KH 60..: 1.05
KH 619..: 1.15

솔리드 샤프트에 유효합니다. 중공축(50%)의 경우: 보정 계수 = 0.8

텐셔닝 베어링 세트를 함께 사용

정밀 너트를 통한 성능 최적화

베어링(세트)을 고정하기 위해 정밀 너트를 사용하면 GMN 고정밀 볼 베어링의 성능을 최적으로 활용할 수 있습니다.

설계:

정밀 너트를 사용하여 조심스럽게 설치하면 (중단, 하이픈으로 인한 후속 조치 가능: 미세한 움직임) 방지할 수 있습니다.
미세한 움직임으로 인해 접점 부식이 발생합니다.

> 베어링의 기울어짐이나 샤프트의 휘어짐을 방지하기 위해 너트의 측면을 너트의 나사산과 샤프트에 직각으로 연마합니다(최대 2μm 런아웃 공차).
>샤프트에 정밀 너트를 고정합니다(풀림 방지)
>중간 와셔와 부시는 평면과 평행하게 만들어져야 합니다(최대 2μm).

충분히 높은 축방향 클램핑력은 베어링을 의도한 위치에 고정하고 필요한 예압, 베어링의 정밀도 및 강성을 보장합니다.

설치:

>실에 가볍게 윤활유를 바르십시오.
>정밀 너트를 TARGET 조임 토크의 2~3배로 조인 다음 다시 풀고 원하는 토크로 조입니다(온도에 따른 내부 링 및 시팅의 치수 변화 보상).
>여러 베어링(축 방향)에 필요한 프레스 밴딩과 베어링이 샤프트(방사형)에 눌려질 때 필요한 마찰 저항 극복이 2~3배의 기본(브레이크아웃) 조임 토크로 보장됩니다.

클램핑력과 조임 토크 값은 경험을 바탕으로 한 지표 값이며 적용 분야에 따라 다를 수 있습니다.