기어 감속기에 적합한 베어링을 선택하는 방법

받는 사람 적합한 베어링을 선택하십시오. 기어 감속기 , 베어링 유형과 크기를 특정 반경방향 및 축방향 하중, 작동 속도, 필요한 L10 피로 수명, 샤프트와 하우징의 기하학적 제약 조건에 맞춰야 하며, 동시에 기어박스 내부의 윤활유 및 열 환경과의 호환성도 보장해야 합니다. 헬리컬, 스퍼 또는 베벨 기어는 베어링 방사형 및 스러스트 하중으로 직접 변환되는 반력을 생성하기 때문에 프로세스는 각 샤프트(입력, 중간 및 출력)의 철저한 하중 분석으로 시작됩니다. 밀폐형 기어 드라이브에 대한 미국 기어 제조 협회(AGMA) 표준 6011에 따르면 베어링은 최소한 L10 수명을 달성하도록 선택해야 합니다. 일반 산업 서비스의 경우 25,000시간 그리고 최대 중요한 연속 프로세스 애플리케이션을 위한 100,000시간 . 이해 기어 감속기에 적합한 베어링을 선택하는 방법 기계적 하중 계산, ISO 281의 베어링 수명 방정식, 윤활막 두께 분석, 장착, 간격 및 밀봉에 대한 실제 고려 사항을 통합하는 다단계 엔지니어링 작업입니다.

1. 기어 힘을 분석하여 베어링 하중 결정

올바른 베어링을 선택하는 첫 번째 단계는 각 베어링 위치에서 반경 방향 및 축 방향 반력을 계산하는 것입니다. 이는 기어 메시 힘의 접선, 분리 및 추력 구성요소에 의해 생성됩니다. 헬리컬 기어 감속기에서 기어 톱니 접촉은 토크를 전달하는 접선력, 기어를 밀어내는 반경 방향 분리력, 나선 각도로 인해 샤프트를 따라 축 추력을 생성합니다. 이러한 힘의 크기는 전달된 동력과 기어 형상에 따라 달라집니다. 평기어의 경우 축방향 추력은 없지만 나선각이 다음과 같은 헬리컬기어입니다. 15~30도 다음과 같은 축방향 하중을 생성합니다. 접선력의 25% ~ 50% . 샤프트 직경, 기어 피치 원 및 베어링 스팬 거리를 사용하여 이러한 메쉬 힘은 정적 평형 방정식을 통해 각 베어링 위치의 방사형 및 축 반력으로 해석됩니다. 입력 샤프트에 피니언이 돌출된 일반적인 단일 감속 헬리컬 기어박스의 경우 입력 샤프트 베어링은 기어 힘으로 인한 높은 반경 방향 하중과 결합 하중을 처리할 수 있는 베어링이 지탱해야 하는 상당한 축 방향 하중을 모두 경험합니다. 출력 샤프트에서 하중은 외부 벨트나 커플링 풀에 의해 지배되는 경우가 많으며, 이로 인해 베어링이 지원해야 하는 반경방향 돌출 하중이 추가됩니다. 결과적으로 계산된 하중(뉴턴 또는 파운드 힘으로 표시)은 베어링 선택 프로세스의 기본 입력이 됩니다. 당신이 적합한 베어링을 선택하십시오. gear reducer , 이러한 부하 값은 일반적으로 서비스 계수를 적용하여 충격이나 순간적인 과부하를 설명해야 합니다. 1.2~2.0 AGMA 6011에 정의된 대로 구동 기계의 특성에 따라 달라집니다.

2. 하중 방향과 속도에 따라 적절한 베어링 유형을 선택하십시오.

베어링 유형은 각 샤프트 위치의 특정 하중 조건과 일치해야 합니다. 깊은 홈 볼 베어링은 적당한 반경방향 하중과 가벼운 축방향 하중에 적합하고, 원통형 롤러 베어링은 축방향 스러스트 없이 무거운 반경방향 하중을 처리하며, 상당한 반경방향 하중과 축방향 하중이 결합된 경우 테이퍼 롤러 베어링 또는 앵귤러 콘택트 볼 베어링이 필요합니다. 기어 감속기에서 입력 샤프트는 일반적으로 최고 속도로 회전하는 경우가 많습니다. 1,750 또는 3,500rpm 전기 모터로 구동할 때 베어링은 과도한 열 발생 없이 이 속도에 대해 정격을 가져야 합니다. 볼 베어링은 일반적으로 동일한 보어 크기의 롤러 베어링보다 더 높은 속도 성능을 갖습니다. 출력 샤프트에서는 속도가 더 낮지만 토크와 레이디얼 하중이 더 높기 때문에 롤러 베어링이 더 좋습니다. 아래 표에는 기어 감속기에 가장 일반적으로 사용되는 베어링 유형과 선택 기준이 요약되어 있습니다.

3. 필요한 동정격 하중 및 L10 피로 수명을 계산합니다.

베어링 하중이 알려지면 다음 단계는 ISO 281 수명 방정식을 사용하여 필요한 기본 동적 정격 하중을 계산하여 지하 재료 피로의 첫 징후가 나타나기 전에 베어링이 원하는 작동 시간을 견딜 수 있도록 하는 것입니다. 수백만 회전 또는 시간으로 표현되는 L10 수명은 전체 인구의 90%가 동일한 베어링 주어진 하중과 속도를 충족하거나 초과합니다. 볼 베어링의 ISO 281 공식은 L10 = (C/P)3이고, 롤러 베어링의 경우 L10 = (C/P)^(10/3)입니다. 여기서 C는 베어링의 기본 동적 정격 하중이고 P는 등가 동적 베어링 하중입니다. P는 베어링 유형과 축방향 하중과 반경방향 하중의 비율에 따라 달라지는 계수 X 및 Y를 사용하여 반경방향 및 축방향 하중으로부터 계산됩니다. 받는 사람 적합한 베어링을 선택하십시오. gear reducer , 먼저 필요한 기본 동정격 하중 C_req = P × (L10_req)^(1/p)을 계산합니다. 여기서 p는 볼의 경우 3이고 롤러의 경우 10/3입니다. 그런 다음 카탈로그에서 동적 정격 하중 C가 C_req보다 크거나 같은 베어링을 선택합니다. 1,750rpm으로 작동하고 25,000시간의 L10 수명이 필요한 기어 감속기의 경우 수백만 회전의 L10은 1,750 × 60 × 25,000 / 1,000,000 = 2,625백만 회전 . 그러면 필요한 C/P 비율은 (2,625)^(1/3) = 대략 다음과 같습니다. 13.8 볼베어링용. 계산된 등가 하중 P가 2,000N인 경우, 필요한 동정격 하중은 2,000 × 13.8 = 27,600N . 선택한 베어링에는 이 숫자를 초과하는 카탈로그의 C 값이 있어야 합니다. 베어링 제조업체의 엔지니어링 데이터에 따르면 62 및 63 시리즈의 표준 깊은 홈 볼 베어링은 일반적으로 다음과 같은 동적 정격 하중을 제공합니다. 10,000~100,000N , 광범위한 산업용 기어 감속기 응용 분야를 포괄합니다.

4. 정하중 용량 및 안전계수 검증

또한 시동 중, 순간적인 정체 또는 충격 하중과 같은 최대 피크 하중이 롤링 요소나 궤도의 영구 변형을 일으키지 않도록 베어링의 정적 하중 용량을 점검해야 합니다. 기본 정정격 하중 C0는 ISO 76에서 다음과 같이 계산된 접촉 응력을 생성하는 하중으로 정의됩니다. 4,200MPa 볼베어링용 및 4,000MPa 가장 큰 하중을 받는 롤링 요소 접촉부의 롤러 베어링의 경우. 정적 안전계수 S0 = C0 / P0(여기서 P0은 등가 정적 베어링 하중임)은 최소한이어야 합니다. 원활한 작동을 위한 2개, 충격 부하 적용을 위한 3개 이상 . 크러셔 또는 고하중 컨베이어를 구동하는 기어 감속기에서 걸림이 발생하는 동안 최대 토크는 공칭 토크의 몇 배일 수 있습니다. 적절한 정적 용량이 없으면 단일 과부하 상황에서 베어링 궤도가 브리넬되어 소음과 진동이 발생하여 급속한 피로 파괴로 이어질 수 있습니다. 당신이 적합한 베어링을 선택하십시오. gear reducer , 정적 검사는 피로 계산만큼 중요합니다. 특히 높은 토크와 잠재적인 과부하가 발생하는 출력 샤프트 베어링의 경우 더욱 그렇습니다.

5. 윤활, 밀봉 및 열팽창을 고려하십시오.

베어링 선택은 기어 감속기 내부의 윤활 방법(기어 오일로 비말 윤활을 하든 밀봉된 챔버에 그리스를 채워 넣든)을 고려해야 하며 베어링의 속도 등급이 작동 온도에서 윤활유의 점도에 적합한지 확인해야 합니다. 비말 윤활 기어박스에서 기어 오일은 일반적으로 극압 첨가제가 포함된 ISO VG 150 ~ VG 460 광유입니다. 오일 및 그리스 윤활 카탈로그에 나열된 베어링의 제한 속도는 실제 오일 점도가 기준 점도보다 높을 경우 감소되어야 합니다. 기어 감속기 내부의 작동 온도는 다음과 같습니다. 80°C ~ 100°C(176°F ~ 212°F) 이는 오일 점도와 윤활유 필름 두께를 감소시킵니다. 카파 비율(적절한 필름 형성을 위해 필요한 최소 점도에 대한 실제 윤활제 점도의 비율)은 최소한 2~4 안정적인 작동을 위해. 계산된 카파가 1 미만인 경우 경계 윤활 조건이 존재하며 ISO 281의 a23 계수를 사용하여 베어링 수명을 줄여야 하며, 이로 인해 계산된 L10 수명이 50% 이상 줄어들 수 있습니다. 일체형 고무 립 씰이든 외부 래버린스 씰이든 베어링 씰은 하우징 내부에 기어 오일을 유지하고 오염 물질을 배제하도록 선택해야 합니다. 일체형 접촉 씰이 있는 베어링은 샤프트가 하우징을 관통하는 기어박스 입력 샤프트에 적합하여 이 중요한 인터페이스에서 오일 누출을 방지합니다.

6. 베어링 내부 간격 및 장착 배열 결정

베어링의 내부 레이디얼 클리어런스는 샤프트의 내부 링과 하우징의 외부 링의 맞춤, 작동 중 내부 링과 외부 링 사이의 온도 차이, 샤프트의 축방향 열팽창을 수용할 필요성을 기준으로 선택해야 합니다. 기어 감속기에서는 샤프트를 따라 기어에서 열이 전도되기 때문에 일반적으로 샤프트가 하우징보다 더 뜨겁습니다. 온도차 10°C ~ 20°C 내부 링과 외부 링 사이의 내부 간격은 수 미크론만큼 줄어듭니다. 초기 간격이 너무 작으면 베어링에 예압이 걸리고 과열됩니다. 표준 클리어런스 등급은 C2(보통보다 작음), CN(보통), C3(보통보다 큼) 및 C4입니다. 기어 감속기 응용 분야의 경우 C3 간격은 샤프트에 대한 내부 링의 압입과 열팽창을 수용하기 때문에 일반적으로 지정됩니다. 장착 배열도 고려해야 합니다. 각 샤프트의 베어링 중 하나는 샤프트를 축 방향으로 고정하는 위치 베어링이어야 하고, 다른 하나는 샤프트가 자유롭게 팽창 및 수축할 수 있도록 하는 비위치 베어링이어야 합니다. 스냅 링 홈이 있는 깊은 홈 볼 베어링이나 분리 가능한 내부 링이 있는 원통형 롤러 베어링이 자유측 베어링 역할을 할 수 있습니다. 반대 배열로 장착된 테이퍼 롤러 베어링은 조정 가능한 간극 또는 예압을 통해 반경 방향 및 축 방향 위치를 모두 제공합니다. 이는 기어 맞물림 정확도에 유리하지만 조립 중 엔드 플레이를 신중하게 설정해야 합니다.

기어 감속기 베어링 선택에 관해 자주 묻는 질문

결합된 레이디얼 및 축 베어링에 대한 등가 동적 하중을 어떻게 계산합니까?

등가 동적 하중 P는 P = XFr YFa를 사용하여 계산됩니다. 여기서 Fr은 ​​레이디얼 하중, Fa는 축 하중, X와 Y는 각 베어링 유형에 대한 베어링 제조업체 카탈로그에 제공된 계수입니다. 깊은 홈 볼 베어링의 경우 X와 Y 값은 Fa/Fr 비율과 레이디얼 틈새 등급에 따라 달라집니다. Fa/Fr이 e라는 임계값을 초과하면 축 하중이 커지고 Y가 증가합니다. 정확한 결과를 얻으려면 항상 데이터시트에서 선택한 베어링에 대한 특정 X 및 Y 값을 사용하십시오. 적합한 베어링을 선택하십시오. gear reducer .

C3와 표준 클리어런스의 차이점은 무엇이며 기어박스에서 C3가 흔히 사용되는 이유는 무엇입니까?

C3 클리어런스는 CN 일반 클리어런스보다 더 큰 반경 방향 내부 클리어런스를 제공합니다. 샤프트에 억지끼워맞춤으로 장착된 내륜이 팽창하고 간격이 감소하기 때문에 기어 감속기 베어링용으로 지정되었습니다. 또한 내부 링은 기어의 열 전도로 인해 외부 링보다 더 뜨거워져 간격이 더욱 줄어듭니다. C3 클리어런스는 이러한 감소를 보상하고 베어링이 과도한 예압 하에서 작동하는 것을 방지하여 마찰을 증가시키고 수명을 단축시킵니다.

유조 윤활 기어박스에 밀봉형 베어링을 사용할 수 있습니까?

일체형 고무 씰이 있는 씰형 베어링은 일반적으로 오일-욕 윤활용으로 권장되지 않습니다. 씰이 기어 오일이 베어링에 들어가 윤활하는 것을 방지하기 때문입니다. 대신 개방형 베어링이나 차폐형 베어링을 사용하여 스플래시 오일이 베어링을 통해 흐를 수 있도록 합니다. 그러나 샤프트를 따라 오일 누출을 방지하기 위해 샤프트가 하우징에서 나가는 입력 샤프트 연장에는 밀봉형 베어링이 적합합니다. 해당 위치에서 밀봉된 베어링은 수명을 위해 그리스로 포장되어 있으며 내부 오일과 격리되어 있습니다.

마스터링 기어 감속기에 적합한 베어링을 선택하는 방법 하중 분석, 수명 계산, 윤활, 간격 및 장착에 대한 실제 고려 사항을 결합한 체계적인 프로세스입니다. 기어 힘을 계산하고, 올바른 베어링 유형을 선택하고, 필요한 L10 수명에 맞게 베어링 크기를 조정하고, 정적 용량을 확인하고, 윤활 조건을 확인하는 단계를 수행함으로써 엔지니어는 기어 감속기가 조기 베어링 고장 없이 의도된 서비스 수명 동안 안정적이고 조용하게 작동하는지 확인합니다.