Thin Section Bearing FAQ
일반 베어링보다 훨씬 얇고 작은 크기를 자랑하는 박편 베어링. 공간을 절약하고 설계를 간소화하는 박편 베어링은 많은 이들에게 그 매력을 어필하고 있다. 그렇다면 어떤 재료로 만들어진 베어링을 사용하는 것이 좋으며, 어떤 점들을 고려하여 제품을 선택해야 할까?
자료 | Kaydon Bearings(www.kaydonbearings.com)
Q. 박편 베어링이란 무엇인가?
A. 박편 베어링이란 구름 베어링의 일종으로, 얇은 단면(Cross Section)이 특징이다.
박편 베어링은 반경 방향의 얇은 단면 길이가 베어링 안지름의 1/4가량에 불과하며, 구름 요소(Rolling Element)의 2배를 넘지 않는다. 반경 방향의 단면 길이는 안지름 크기가 증가함에 따라 일정하게 유지된다.
Q. 박편 베어링은 어디에 사용되는가?
A. 박편 베어링은 현재 항공 분야부터 방위산업, 오일 및 가스 시추, 포장 및 반도체 제조 등, 다양한 응용사례에서 찾아볼 수 있다. 이는 박편 베어링이 가지고 있는 공간 절약적 측면 덕이다. 박편 베어링은 또한 위성, 레이더(Radar) 장비, 의료장비, 로봇, 식품공정 및 가공기 그리고 공작기계 등에서 활약하고 있다.
Q. 박편 베어링의 장점은?
A. 박편 베어링은 기존 구름 베어링 설계 대비 85%에서 99%에 달하는 공간을 절약할 수 있다. 안지름 대 단면 비율은 최대 80:1가량으로, 기존 베어링이 일반적으로 7.1:1비율이었음을 생각하면 상당한 향상이다.
박편 베어링은 무게를 83%에서 99%가량 줄일 수 있다. 특히 내경이 큰 응용사례에서 무게 절약적 측면이 빛을 발한다. 시스템을 구축할 때 박편 베어링을 염두에 두고 설계한다면 공간과 무게를 절감하여 보다 작은 설계, 나아가 전체 구축비용 절감을 누릴 수 있다. 단면이 일정하다는 것은 크기가 다양한 제품을 제조할 때 특히 유용한데, 최대 축 크기에 대한 표준화를 실현할 수 있기 때문이다. 하우징 크기를 최소화할 수 있음은 물론이다.
Q. 박편 베어링의 표준 크기는?
A. 표준 박편 베어링은 0.750in. 에서 0.40in. 가량의 내경 직경을 가지고 있으며, 특수 사양의 경우 최대 52in. 가량까지 늘릴 수 있다. 베어링의 표준 단면 길이는 전체 내경 직경에 걸쳐 0.1875in. 에서 1in. 가량을 차지한다.
Kaydon 등의 베어링 전문 제조업체는 보다 얇은 베어링을 필요로 하는 요구사항을 위해 최대 0.098in. 폭과 0.018in. 단면 길이의, 보다 얇은 제품을 제공하기도 한다. 이처럼 얇은 베어링의 내경 직경은 1.378in에서 6.693in.가량 된다.
필요한 직경의 제품을 찾는 것도 좋지만, 미국 베어링 제조 협회(American Bearing Maufacture Association)의 표준을 충족하는지도 살펴야 한다. 또한 필요로 하는 응용사례 및 요구사항에 적합한 허용오차 범위를 찾아야 한다.
Q. 설계상의 선택사항으로는 무엇이 있는가?
A. 설계 과정에서 공간·무게·비용 효율성 등을 고려하는 것이 설계에 도움이 된다. 현재 유행하는 박편 베어링의 선택사항으로는 레이디얼 설계, 앵귤러 설계, 4점 접촉 설계 등이 있다.
레이디얼 설계는 레이디얼 하중 처리에 적합하게 만들어진 제품으로, 스러스트 하중도 처리할 수 있다. 앵귤러 베어링은 레이디얼 하중과 단방향 추력을 동시에 처리할 수 있다. 두 종류의 베어링 모두 원형 포켓(Circular-Pocket)과 연속 링 분리기(Continuous Ring Separator)에 구름 요소를 탑재하고 있다.
레이디얼 하중과 스러스트 하중 그리고 모먼트 하중을 모두 감당해야 하는 응용사례라면 4점 접촉 베어링이 적절한 선택이다. 4점 접촉 베어링은 스냅 인 연속 링 분리기를 활용한다. 4점 접촉 베어링 중 대다수가 밀폐형·개방형 제품을 모두 갖추고 있으며, in.별 크기와 ㎝별 크기에 대응한다.
Q. 박편 베어링엔 어떤 재료가 가장 잘 어울릴까?
A. 대부분 구름 요소와 레이스에 AISI 52100 철과 M50 공구강 그리고 440C 스테인리스강 중 하나를 선택한다. 일부는 베릴륨구리 혹은 알루미늄으로 만든 특수 부품을 탑재하기도 한다. 내식성을 원한다면 얇고 밀도가 높은, 크롬 코팅을 거친 52100 철이 제격이다.
구름요소 분리기는 황동이나 저탄소강, 유리섬유 강화 나일론, 스테인리스강, 페놀 라미네이트 등을 활용하는 것이 일반적이다.
Q. 설계 시 고려사항은?
A. 박편 베어링을 선택할 때는 기존 베어링과 유사한 기준으로. 베어링에 영향을 끼칠 많은 요소들을 고려해야 한다. 열팽창에 대한 보상 여부부터 하우징, 샤프트, 베어링의 내성과 허용오차 등이 대표적이다. 여기에 박편 베어링의 링으로 인해 발생하는 문제를 막기 위한 유연성 역시 고려해야 한다.
윤활 또한 고려사항 중 하나다. 박편 베어링은 씰 혹은 보호 장치를 탑재함으로써 윤활유를 청결하게, 새거나 다른 부분에 묻지 않게 유지할 수 있다. 또한 다양한 운영환경이나 환경적 필요성에 따라 사용자가 윤활제 종류를 직접 설정할 수도 있다.
마지막으로 정확한 샤프트 위치가 필요한 경우나 강성을 높여야 하는 경우, 혹은 부하 능력을 높여야 하는 경우에는 이중 베어링(Duplexed Bearing)을 선택할 수 있다. 이중 베어링은 반도체 제조 혹은 항공우주와 같은 고 정밀 응용사례에서 유용하게 쓰인다.
Q. 응용사례에 적합한 박편 베어링을 선택하는 방법은?
A. 박편 베어링은 모두가 잘 알고 있는 일반 베어링과 많은 유사점을 가지고 있다. 하지만 중요한 차이점 또한 있다.
Kaydon을 비롯한, 경험이 풍부한 박편 베어링 제조업체는 사용자의 응용사례에 가장 적절한 박편 베어링 선택에 도움을 준다. 응용사례에서 가장 뛰어난 성능을 발휘할 수 있는 직경·재질·설계 특성 등을 추천함으로써 박편 베어링의 도입을 돕는다.
자료 | Kaydon Bearings(www.kaydonbearings.com)
Q. 박편 베어링이란 무엇인가?
A. 박편 베어링이란 구름 베어링의 일종으로, 얇은 단면(Cross Section)이 특징이다.
박편 베어링은 반경 방향의 얇은 단면 길이가 베어링 안지름의 1/4가량에 불과하며, 구름 요소(Rolling Element)의 2배를 넘지 않는다. 반경 방향의 단면 길이는 안지름 크기가 증가함에 따라 일정하게 유지된다.
Q. 박편 베어링은 어디에 사용되는가?
A. 박편 베어링은 현재 항공 분야부터 방위산업, 오일 및 가스 시추, 포장 및 반도체 제조 등, 다양한 응용사례에서 찾아볼 수 있다. 이는 박편 베어링이 가지고 있는 공간 절약적 측면 덕이다. 박편 베어링은 또한 위성, 레이더(Radar) 장비, 의료장비, 로봇, 식품공정 및 가공기 그리고 공작기계 등에서 활약하고 있다.
Q. 박편 베어링의 장점은?
A. 박편 베어링은 기존 구름 베어링 설계 대비 85%에서 99%에 달하는 공간을 절약할 수 있다. 안지름 대 단면 비율은 최대 80:1가량으로, 기존 베어링이 일반적으로 7.1:1비율이었음을 생각하면 상당한 향상이다.
박편 베어링은 무게를 83%에서 99%가량 줄일 수 있다. 특히 내경이 큰 응용사례에서 무게 절약적 측면이 빛을 발한다. 시스템을 구축할 때 박편 베어링을 염두에 두고 설계한다면 공간과 무게를 절감하여 보다 작은 설계, 나아가 전체 구축비용 절감을 누릴 수 있다. 단면이 일정하다는 것은 크기가 다양한 제품을 제조할 때 특히 유용한데, 최대 축 크기에 대한 표준화를 실현할 수 있기 때문이다. 하우징 크기를 최소화할 수 있음은 물론이다.
Q. 박편 베어링의 표준 크기는?
A. 표준 박편 베어링은 0.750in. 에서 0.40in. 가량의 내경 직경을 가지고 있으며, 특수 사양의 경우 최대 52in. 가량까지 늘릴 수 있다. 베어링의 표준 단면 길이는 전체 내경 직경에 걸쳐 0.1875in. 에서 1in. 가량을 차지한다.
Kaydon 등의 베어링 전문 제조업체는 보다 얇은 베어링을 필요로 하는 요구사항을 위해 최대 0.098in. 폭과 0.018in. 단면 길이의, 보다 얇은 제품을 제공하기도 한다. 이처럼 얇은 베어링의 내경 직경은 1.378in에서 6.693in.가량 된다.
필요한 직경의 제품을 찾는 것도 좋지만, 미국 베어링 제조 협회(American Bearing Maufacture Association)의 표준을 충족하는지도 살펴야 한다. 또한 필요로 하는 응용사례 및 요구사항에 적합한 허용오차 범위를 찾아야 한다.
Q. 설계상의 선택사항으로는 무엇이 있는가?
A. 설계 과정에서 공간·무게·비용 효율성 등을 고려하는 것이 설계에 도움이 된다. 현재 유행하는 박편 베어링의 선택사항으로는 레이디얼 설계, 앵귤러 설계, 4점 접촉 설계 등이 있다.
레이디얼 설계는 레이디얼 하중 처리에 적합하게 만들어진 제품으로, 스러스트 하중도 처리할 수 있다. 앵귤러 베어링은 레이디얼 하중과 단방향 추력을 동시에 처리할 수 있다. 두 종류의 베어링 모두 원형 포켓(Circular-Pocket)과 연속 링 분리기(Continuous Ring Separator)에 구름 요소를 탑재하고 있다.
레이디얼 하중과 스러스트 하중 그리고 모먼트 하중을 모두 감당해야 하는 응용사례라면 4점 접촉 베어링이 적절한 선택이다. 4점 접촉 베어링은 스냅 인 연속 링 분리기를 활용한다. 4점 접촉 베어링 중 대다수가 밀폐형·개방형 제품을 모두 갖추고 있으며, in.별 크기와 ㎝별 크기에 대응한다.
Q. 박편 베어링엔 어떤 재료가 가장 잘 어울릴까?
A. 대부분 구름 요소와 레이스에 AISI 52100 철과 M50 공구강 그리고 440C 스테인리스강 중 하나를 선택한다. 일부는 베릴륨구리 혹은 알루미늄으로 만든 특수 부품을 탑재하기도 한다. 내식성을 원한다면 얇고 밀도가 높은, 크롬 코팅을 거친 52100 철이 제격이다.
구름요소 분리기는 황동이나 저탄소강, 유리섬유 강화 나일론, 스테인리스강, 페놀 라미네이트 등을 활용하는 것이 일반적이다.
Q. 설계 시 고려사항은?
A. 박편 베어링을 선택할 때는 기존 베어링과 유사한 기준으로. 베어링에 영향을 끼칠 많은 요소들을 고려해야 한다. 열팽창에 대한 보상 여부부터 하우징, 샤프트, 베어링의 내성과 허용오차 등이 대표적이다. 여기에 박편 베어링의 링으로 인해 발생하는 문제를 막기 위한 유연성 역시 고려해야 한다.
윤활 또한 고려사항 중 하나다. 박편 베어링은 씰 혹은 보호 장치를 탑재함으로써 윤활유를 청결하게, 새거나 다른 부분에 묻지 않게 유지할 수 있다. 또한 다양한 운영환경이나 환경적 필요성에 따라 사용자가 윤활제 종류를 직접 설정할 수도 있다.
마지막으로 정확한 샤프트 위치가 필요한 경우나 강성을 높여야 하는 경우, 혹은 부하 능력을 높여야 하는 경우에는 이중 베어링(Duplexed Bearing)을 선택할 수 있다. 이중 베어링은 반도체 제조 혹은 항공우주와 같은 고 정밀 응용사례에서 유용하게 쓰인다.
Q. 응용사례에 적합한 박편 베어링을 선택하는 방법은?
A. 박편 베어링은 모두가 잘 알고 있는 일반 베어링과 많은 유사점을 가지고 있다. 하지만 중요한 차이점 또한 있다.
Kaydon을 비롯한, 경험이 풍부한 박편 베어링 제조업체는 사용자의 응용사례에 가장 적절한 박편 베어링 선택에 도움을 준다. 응용사례에서 가장 뛰어난 성능을 발휘할 수 있는 직경·재질·설계 특성 등을 추천함으로써 박편 베어링의 도입을 돕는다.
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