구름베어링과 미끄럼베어링 비교

핵심 정리

베어링은 회전하거나 왕복 운동하는 축을 일정한 위치에서 지지해 자유롭게 움직이게 하는 기계요소이다. 베어링은 축에 작용하는 하중을 지지하면서 축이 원활하게 회전하도록 한다. 축을 지지하며 원활하게 회전 베어링이 있어야 축은 하중을 견디면서 마찰을 줄여 움직일 수 있다.

베어링은 축과 베어링 면이 직접 미끄러지는 미끄럼 베어링과, 궤도와 전동체가 구름으로 접촉하는 구름 베어링으로 나뉜다. 미끄럼 베어링에는 배빗메탈이 있고, 구름 베어링에는 볼 베어링과 롤러베어링이 있다. 두 방식은 소음, 정밀도, 윤활 요구, 적용처에서 서로 다른 특성을 보인다.

구름 베어링은 규격화되어 있어 호환성이 있고, 기동할 때 마찰이 작다. 궤도와 전동체 사이의 틈새가 매우 작아 축심을 정확하게 유지할 수 있다. 따라서 축의 위치 정밀도가 중요한 곳에서는 구름 베어링의 장점이 드러난다.

반면 구름 베어링은 미끄럼 베어링보다 소음이 발생하기 쉽다. 구름 베어링을 선택할 때는 이러한 차이를 고려해 소음 조건도 살펴야 한다.

베어링을 선정할 때는 하중의 크기와 방향, 회전 속도, 윤활 조건을 함께 고려해야 한다. 어느 한 가지 특성만 보고 베어링을 고르면 사용 조건에 맞지 않을 수 있다.

자세히

윤활 영역별 유막 상태와 마찰

윤활 상태는 경계윤활, 혼합윤활, 유체윤활 영역으로 나뉜다. 각 영역에서 접촉면 사이에 유막이 얼마나 남아 있는지에 따라 마찰 특성이 달라진다. 경계윤활 영역에서는 접촉면 사이의 유막이 얇아 표면의 작은 요철부가 직접 접촉한다. 경계윤활과 혼합윤활 영역은 불완전윤활 영역으로 분류된다. 경계·혼합은 불완전윤활

혼합윤활 영역에서는 마찰계수가 베어링계수에 반비례하며 급격히 변화한다. 따라서 두 영역을 구분하지 않고 마찰계수를 하나의 값으로 보면 계산이 어긋난다. 윤활 상태를 가르는 기준은 두 면 사이에 유막이 얼마나 유지되는지이다. 유막이 두꺼울수록 금속끼리 직접 접촉하는 부분은 줄고, 유막이 얇아질수록 요철부의 접촉은 늘어난다. 같은 베어링도 속도와 하중, 윤활유 상태에 따라 윤활 영역이 달라질 수 있다.

구름 베어링의 구조와 리테이너

구름 베어링의 전동체에는 구, 원통, 원추, 구면 롤러 등이 있다. 전동체의 형상에 따라 궤도와 접촉하는 방식이 달라지므로 적용 부위에 맞는 형상을 골라야 한다.

리테이너는 강구를 고르게 배치하고 강구 사이의 접촉을 막아 마모와 소음을 예방한다. 리테이너의 역할과 소음 리테이너가 강구 사이의 접촉을 막는다는 점은 구름 베어링의 소음 문제와 관련이 있다. 구름 베어링은 궤도와 전동체가 구름으로 접촉하며, 전동체의 틈새가 축의 위치를 정한다. 리테이너가 없으면 강구끼리 부딪혀 소음과 마모가 커질 수 있다.