대부분의 광산 기계가 슬라이딩 베어링 대신 롤링 베어링을 선택하는 이유는 무엇일까요?

기계 제품에서 없어서는 안 될 중요한 부품인 베어링은 회전축을 지지하는 데 중요한 역할을 합니다. 베어링은 마찰 특성에 따라 구름 베어링과 미끄럼 베어링으로 ​​나뉩니다. 두 종류의 베어링은 구조적 특징이 다르고, 성능 면에서도 각각 장단점이 있습니다.

구름 베어링과 일반 베어링 비교

1. 구조와 운동 방식 비교

구름 베어링과 일반 베어링의 가장 명확한 차이점은일반 베어링구름 요소의 존재 여부입니다.

구름 베어링은 회전축을 지지하기 위해 회전에 의존하는 구름 요소(볼, 원통형 롤러, 테이퍼 롤러, 니들 롤러)를 가지고 있으므로 접촉 부분은 점이며, 구름 요소의 수가 많을수록 접촉점이 많아집니다.

일반 베어링구름 요소가 없고 매끄러운 표면에 의존하여 회전축을 지지하므로 접촉 부분은 표면입니다.

 

두 베어링의 구조적 차이로 인해 구름 베어링의 운동 방식은 구름 운동이고, 미끄럼 베어링의 운동 방식은 미끄럼 운동이므로 마찰 양상이 완전히 다릅니다.

 

2. 수용 능력 비교

일반적으로 슬라이딩 베어링은 베어링 면적이 넓어 롤링 베어링보다 하중 지지력이 높습니다. 롤링 베어링은 충격 하중을 견디는 능력이 떨어지지만, 완전 액체 윤활 베어링은 윤활유막의 완충 및 진동 흡수 작용으로 인해 큰 충격 하중을 견딜 수 있습니다. 회전 속도가 높을수록 롤링 베어링 내부 구름 요소의 원심력이 증가하여 하중 지지력이 감소하고(고속에서 소음 발생 가능성이 높음), 동적 플레인 베어링은 회전 속도가 높을수록 하중 지지력이 증가합니다.

 

3. 마찰 계수 및 시동 마찰 저항 비교

일반적인 작동 조건에서 구름 베어링의 마찰 계수는 일반 베어링보다 낮고 값이 더 안정적입니다. 반면 슬라이딩 베어링의 윤활은 속도, 진동 등의 외부 요인에 쉽게 영향을 받으며 마찰 계수의 변동폭이 큽니다.

 

시동 시에는 슬라이딩 베어링에 안정적인 오일막이 아직 형성되지 않았기 때문에 저항이 구름 베어링보다 크지만, 정수압 슬라이딩 베어링의 시동 마찰 저항과 작동 마찰 계수는 매우 작습니다.

 

4. 적용 가능한 작업 속도 비교

구름 요소의 원심력 제한과 베어링 온도 상승으로 인해 구름 베어링의 회전 속도는 너무 높을 수 없으며, 일반적으로 중저속 작동 조건에 적합합니다. 불완전 액체 윤활 베어링은 베어링의 발열 및 마모로 인해 작동 속도가 너무 높아서는 안 됩니다. 완전 액체 윤활 베어링은 고속 성능이 매우 우수하며, 특히 공기로 윤활되는 정압식 평베어링의 경우 회전 속도가 100,000 rpm에 달할 수 있습니다.

 

5. 전력 손실 비교

구름 베어링은 마찰 계수가 작기 때문에 일반적으로 동력 손실이 크지 않으며, 불완전 액체 윤활 베어링보다도 적습니다. 그러나 적절하게 윤활 및 설치될 경우 동력 손실이 급격히 증가합니다. 완전 액체 윤활 베어링의 마찰 동력 손실은 낮지만, 유압식 평베어링의 경우 오일 펌프 동력 손실로 인해 전체 동력 손실이 유압식 평베어링보다 더 클 수 있습니다.

 

6. 사용 수명 비교

재질의 피팅 및 피로 현상으로 인해 구름 베어링은 일반적으로 5~10년의 수명을 가지거나 정비 시 교체하도록 설계됩니다. 불완전 액체 윤활 베어링의 패드는 심하게 마모되어 정기적으로 교체해야 합니다. 완전 액체 윤활 베어링의 수명은 이론적으로 무제한이지만, 실제로는 특히 동적 평면 베어링의 경우 응력 반복으로 인해 베어링 재질의 피로 파손이 발생할 수 있습니다.

 

7. 회전 정확도 비교

구름 베어링은 일반적으로 레이디얼 클리어런스가 작아 회전 정밀도가 높습니다. 불완전 액체 윤활 베어링은 경계 윤활 또는 혼합 윤활 상태에 있어 작동이 불안정하고 마모가 심하며 정밀도가 낮습니다. 완전 액체 윤활 베어링은 오일막의 존재로 인해 진동을 완충하고 흡수하여 높은 정밀도를 제공합니다. 정수압 평베어링은 회전 정밀도가 더욱 높습니다.

 

8. 다른 측면 비교

구름 베어링은 오일, 그리스 또는 고체 윤활제를 사용하며, 윤활제 양은 매우 적지만 고속 회전 시에는 많아집니다. 오일의 청결도가 매우 높아야 하므로 밀봉이 필수적입니다. 하지만 구름 베어링은 교체가 용이하고 일반적으로 저널을 수리할 필요가 없습니다. 반면, 평면 베어링은 불완전 액체 윤활 베어링을 제외하고는 윤활제가 일반적으로 액체 또는 기체이며, 윤활제 양이 매우 많습니다. 따라서 오일의 청결도에 대한 요구 조건도 매우 높으며, 베어링 패드를 자주 교체해야 하고 경우에 따라 저널을 수리해야 할 수도 있습니다.

 

구름 베어링과 일반 베어링의 선택

실제 작업 환경이 복잡하고 다양하기 때문에 구름 베어링과 슬라이딩 베어링의 선택에 대한 통일된 기준은 없습니다. 구름 베어링은 마찰 계수가 작고, 시동 저항이 작으며, 감도가 높고, 효율이 높으며, 표준화되어 있어 호환성과 활용성이 뛰어나고, 사용, 윤활 및 유지 보수가 편리하여 일반적으로 선택 시 우선적으로 고려되므로 일반 기계에 널리 사용됩니다. 일반 베어링은 그 자체로 몇 가지 고유한 장점을 가지고 있으며, 일반적으로 구름 베어링을 사용할 수 없거나, 사용하기 불편하거나, 이점이 없는 경우에 사용됩니다. 예를 들어 다음과 같은 경우입니다.

 

1. 방사형 공간 크기가 제한되어 있거나 설치를 분할해야 합니다.

내륜, 외륜, 구름 요소 및 케이지로 구성된 구조 때문에 구름 베어링은 반경 방향 치수가 커서 적용 범위가 제한적입니다. 반경 방향 치수가 매우 엄격한 경우에는 니들 롤러 베어링을 사용할 수 있으며, 필요한 경우 일반 롤러 베어링을 사용할 수 있습니다. 베어링을 설치하기 어렵거나 축 방향에서 장착할 수 없는 부품, 또는 부품을 분할해야 하는 경우에는 분할형 일반 롤러 베어링을 사용합니다.

 

2. 고정밀 이벤트

사용되는 베어링에 높은 정밀도가 요구될 경우, 윤활유막이 진동 흡수 및 완충 작용을 할 수 있기 때문에 일반적으로 슬라이딩 베어링이 선택됩니다. 특히 극도로 높은 정밀도가 요구되는 경우에는 유압식 슬라이딩 베어링만이 유일한 선택지가 될 수 있습니다. 슬라이딩 베어링은 정밀 및 고정밀 연삭기, 각종 정밀 기기 등에 널리 사용됩니다.

 

3. 고부하 상황

볼 베어링이든 롤러 베어링이든 구름 베어링은 고하중 환경에서 열과 피로에 취약합니다. 따라서 압연기, 증기 터빈, 항공기 엔진 부품 및 광산 기계와 같이 하중이 큰 경우에는 슬라이딩 베어링이 주로 사용됩니다.

 

4. 기타 경우

예를 들어, 작업 속도가 특히 빠르거나, 충격과 진동이 매우 크거나, 물이나 부식성 매체에서 작업해야 하는 경우 등에서는 슬라이딩 베어링을 합리적으로 선택할 수 있습니다.

 

기계 및 장비의 경우, 구름 베어링과 슬라이딩 베어링은 각각 장단점이 있으며, 실제 프로젝트에 맞춰 적절하게 선택해야 합니다. 과거에는 대형 및 중형 파쇄기에 주로 배빗 합금으로 주조된 슬라이딩 베어링이 사용되었는데, 이는 큰 충격 하중을 견딜 수 있고 내마모성과 안정성이 뛰어났기 때문입니다. 소형 조 크러셔에는 주로 구름 베어링이 사용되었는데, 이는 높은 전달 효율을 제공하고 반응성이 뛰어나며 유지보수가 용이합니다. 구름 베어링 제조 기술의 발전으로 이제는 대형 조 크러셔에도 대부분 구름 베어링이 사용되고 있습니다.