Spherical Roller Bearing 의 기본설계 및 가공기술지원 2006 2 년 윌 … · 2012. 1....

의 기본설계 및의 기본설계 및의 기본설계 및의 기본설계 및Spherical Roller BearingSpherical Roller BearingSpherical Roller BearingSpherical Roller Bearing

가공기술지원가공기술지원가공기술지원가공기술지원

년 윌년 윌년 윌년 윌2006 22006 22006 22006 2

지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원::::

지원기업 주 베어링지원기업 주 베어링지원기업 주 베어링지원기업 주 베어링: ( ) HKT: ( ) HKT: ( ) HKT: ( ) HKT

산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부

편집순서 2

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

산 업 자 원 부 장 관 귀하산 업 자 원 부 장 관 귀하산 업 자 원 부 장 관 귀하산 업 자 원 부 장 관 귀하

본 보고서를 의 기본설계 및 가공기술지원 지원기간“Spherical Roller Bearing ”( :

과제의 기술지원성과보고서로 제출합니다2004 12.~2006. 01.) .

2006. 02. .2006. 02. .2006. 02. .2006. 02. .

지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원::::

대표자 김 기 협대표자 김 기 협대표자 김 기 협대표자 김 기 협( )( )( )( )

지원기업 베어링 주지원기업 베어링 주지원기업 베어링 주지원기업 베어링 주: HKT ( ): HKT ( ): HKT ( ): HKT ( )

대표자 윤 석 태대표자 윤 석 태대표자 윤 석 태대표자 윤 석 태( )( )( )( )

지원책임자지원책임자지원책임자지원책임자 :::: 김 한 용김 한 용김 한 용김 한 용

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 :::: 윤 승 원윤 승 원윤 승 원윤 승 원

〃〃〃〃 :::: 정 우 현정 우 현정 우 현정 우 현

기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서

사업목표사업목표사업목표사업목표1.1.1.1.

압연설비 선박동력전달장치 건설장비 등, , (Stone Crusher, Vibrating Screen ),

제지설비 시멘트설비 및 산업기계등의 동력전달 회전체에서 및, 高負荷高振動

을 받으며 회전축의 처짐상태 에서도, (Shaft Deflection) (Self自動調心

기능을 갖는 의 기본설계기술 정밀가공기Alignment) Spherical Roller Bearing ,

술 선택 및 열처리기술을 지원한다, .素材

또한 생산성향상을 위한 제작조립 및 검사공정에 대한 공정개발과 접촉각도에

변위를 준 내외구면의 정밀가공장치 개발을 기술 지원하여 공칭 내경기준으로

의 중대형 의 국산화를 목표로한다100 ~300 Spherical Roller Bearing 100% .∅ ∅

기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위2.2.2.2.

- 의 기본설계기술 개발의 기본설계기술 개발의 기본설계기술 개발의 기본설계기술 개발Spherical Roller BearingSpherical Roller BearingSpherical Roller BearingSpherical Roller Bearing

기본설계 개발S/W :ㆍ

베어링 외곽칫수를 규정한 에 의한 표준형- DIN616(ISO15)

의 기본설계 개발Spherical Roller Bearing S/W

축하중과 반경하중에 따라 접촉각이 설계상 주어진 특수형-

의 기본설계 개발Spherical Roller Bearing S/W

베어링의 정하중계수 및 동하중계수를 계산할 수 있는 개발S/Wㆍ

구조해석 을 통한 의 최적화 설계(FEM) Spherical Roller Bearingㆍ

- Spherical Roller Bearing, Split Roller Bearing, Self AligningSpherical Roller Bearing, Split Roller Bearing, Self AligningSpherical Roller Bearing, Split Roller Bearing, Self AligningSpherical Roller Bearing, Split Roller Bearing, Self Aligning

의 접촉각도에 변위를 준 내외구면의의 접촉각도에 변위를 준 내외구면의의 접촉각도에 변위를 준 내외구면의의 접촉각도에 변위를 준 내외구면의Cylindrical Roller BearingCylindrical Roller BearingCylindrical Roller BearingCylindrical Roller Bearing

정밀가공기술 고안정밀가공기술 고안정밀가공기술 고안정밀가공기술 고안

의 정밀가공장치 고안:內外球面ㆍ

구면가공 및 구면가공 을 효율적으로 가공할- Inner Race( ) Outer Race( )外內

수 있는 장치고안

의 정밀연삭 장치고안- Barrel Roller

생산성 향상기술:ㆍ

베어링제작 조립 검사공정의 효율적인 공정재발을 통한 생산성, ,

향상기술차원

- 의 윤활기술지원의 윤활기술지원의 윤활기술지원의 윤활기술지원Spherical Roller BearingSpherical Roller BearingSpherical Roller BearingSpherical Roller Bearing

접촉부분에서의 에 의한 윤활향상 기술 지원EHD Theoryㆍ

- 의 제작 조립 검사의 공정기술지원의 제작 조립 검사의 공정기술지원의 제작 조립 검사의 공정기술지원의 제작 조립 검사의 공정기술지원Spherical Roller Bearing , ,Spherical Roller Bearing , ,Spherical Roller Bearing , ,Spherical Roller Bearing , ,

생산성을 향상시킬 수 있는 개선공정기술의 체계구축을 지원ㆍ

지원실적지원실적지원실적지원실적3.3.3.3.

지원항목지원내용

비고기술지원前 기술지원後

기본설계기술-

구조해석- (FEM)

상세설계 능력은

양호하나

시스템엔지니어링결핍

기본설계의 전산화 및

구조해석 을(FEM)

체계적으로 습득하여

적용

지적 재산권 건(3 )

베어링제작 및-

구면가공 기술지원

장치고안에 대한

착상이 전무한 상태

현장기술과

기본구상을 바탕으로

효율적인 가공가능

SPL, SAC

열처리 기술-

윤활 기술-

공정 기술-

열처리 윤활 공정에, ,

대한 체계적인 이론에

취약함

품질과 생산성을

고려한 종합적인

기반기술가능

-

기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과4.4.4.4.

해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품1)1)1)1)

적용제품명 : Split Roller Bearing, Self Aligning Cylindrical Roller Bearingㅇ

모 델 명 : SPL, SACㅇ

품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격2)2)2)2)

구 분 경쟁 제품해당기술 적용제품

비 고지원전 지원후

경쟁제품 대비 품질

구면가공( )Split Roller Bearing - 구면가공 SPL

경쟁제품 대비 가격 - - 백만원80

경쟁제품 대비 품질

구면가공( )

Self Aligning Cylindrical

Roller Bearing- 구면가공 SAC

경쟁제품 대비 가격 - - 백만원40

원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과3)3)3)3)

구 분 절 감 금 액 비 고

원부자재 절감 백만원 년24 / ( 10 %)

인건비 절감 백만원 년12 / ( 10 %)

계 백만원 년36 / ( 10 %)

공정개선 및 품질향상 등으로 인한 절감효과 반영※

적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과4) ( )4) ( )4) ( )4) ( )

구 분 당해 연도 매출 차년도 예상매출전년대비

증가비율비고

내 수 백만원 년120 / 백만원 년150 / 25 %

수 출 천달러 년280 / 천달러 년400 / 43 %

계 백만원 년400 / 백만원 년550 / 37 %

참고 적용제품 주요수출국 미국 남아공 호주) 1. : , ,

작성당시 환율기준 원2. : 1000 /USD

수입대체효과수입대체효과수입대체효과수입대체효과5)5)5)5)

모델명 당해연도 수입액 차년도수입액 수입대체금액 비 고

SPL 천 달러 년/ 천달러 년/ 천달러 년80 /

SAC 천달러 년/ 천달러 년/ 천달러 년40 /

계 천 달러 년/ 천 달러 년/ 천달러 년120 /

해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과6)6)6)6)

설계기반기술을 기초로 특수용도 주문베어링 단품 고가 의 독자적인 개발- ( )

생산으로 일반 산업플랜트에 사용하는 핵심요소 부품의 국산화, 100%

베어링 기본설계 프로그램을 개발하여 전산화시킴으로서 고객이 요구하는-

임의조건의 특수 베어링 기본설계를 신속 정확하게 수행가능

기본설계의 프로그램화( ).

개발 시제품을 토대로 베어링 제품의 다양화 가능- Spherical Roller Bearing

기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과7)7)7)7)

국산화 개발 및 공정개선 :□

동력전달 회전체에서 및 회전축의 처짐상태- , (Shaft Deflection)高負倚高振動

에서도 기능을 갖는 의(Self Alignment) Spherical Roller Bearing自動調心

기본설계기술 정밀가공기술 소재선택 및 열처리기술을 확보, ,

또한 접촉각도에 변위를 준 내외구면의 정밀가공장치 개발을 통해 중대형-

의 국산화Spherical Roller Bearing 100%

상용화 개발 :□

공칭직경 급까지는 자동화 라인에서 생산함으로 막대한 자동설비 투자- 100mm

규모를 감안할 때 중소기업으로서 국제경쟁력이 없으나 공칭직경 급, 100mm

이상의 중대형 은 선진국에서도 반자동 라인에서 생Spherical Roller Bearing

산 가능함.

개발로 수입가의 수준에서 공급가능- Spherical Roller Bearing 60%

국내에서는 을 전량수입에 의존하고 있으며 국내시장- Spherical Roller Bearing

은 약 억 세계시장은 약 억대의 수입대체효과 기대200 , 2000

적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5. ,5. ,5. ,5. ,

규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득1) ,1) ,1) ,1) ,

인증명 품목 인증번호 승인기관 인증일자

지적재산권지적재산권지적재산권지적재산권2)2)2)2)

종류 명칭 번호발명자

고안자( )권리자 실시권자

비고

등록( ,

출원)

특허

스페리컬 로울러 베어링

의 구름 접촉면을 개선

한 최적설계방법

10-2006-0

018

734

김한용한 국 생 산

기술연구원

주( )HKT

베어링출원

S/W

표준형 Spherical Roller

의 기본설계 프Bearing

로그램

2005-01-1

23-

004228

김한용외3

명

한 국 생 산

기술연구원

주( )HKT

베어링등록

S/W

특수형 Spherical Roller

의 기본설계Bearing

프로그램

2005-01-1

23-

004227

김한용외3

명

한 국 생 산

기술연구원

주( )HKT

베어링등록

S/W

Cylindrical Roller

의 간극계산 프Bearing

로그램

2005-01-1

23-

006017

김한용외3한 국 생 산

기술연구원

주( )HKT

베어링등록

세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6.6.6.6.

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 건5

일반형 프로그램지원- Spherical Roller Bearing

특수형 프로그램지원- Spherical Roller Bearing

의 간극 자동계산- Spherical Roller Bearing Roller

프로그램 지원

해석지원- Spherical Roller Bearing FEM

의 기술동향지원- Spherical Roller Bearing SKF

시제품제작 건

양산화개발 건

공정개선 건3 열처리 윤활 공정기술 지원으로 공정개선- , ,

품질향상 건1 구면가공지원- SPL, SAC

시험분석 건

수출 및 해외바이어발굴 건

교육훈련 건3

일반형 프로그램 교육- Spherical Roller Bearing

특수형 프로그램 교육- Spherical Roller Bearing

의 해석결과 교육- Spherical Roller Bearing FEM

기술마케팅 경영자문/ 건

정책자금알선 건

논문게재 및 학술발표 건

지원기업 방문횟수 건20

기 타 건

종합의견종합의견종합의견종합의견7.7.7.7.

본 기술지원 사업을 통하여 주 베어링은 의 기본( )HKT Spherical Roller Bearing

설계 및 설계작업 프로그램화 최적화 설계 정밀가공기술 열처리기술을 통하여, , ,

과 관련한 설계기술을 확보할 수 있었다 이로써 기본Spherical Roller Bearing .

설계 능력을 바탕으로 선진국과 경쟁력을 가질 수 있는 중대형 베어링의 다품종

소량 생산체제를 갖추어 일본 유럽시장에 수출을 통한 매출증대를 기대할 수,

있을 것으로 사료된다.

편집순서 3

목 차목 차목 차목 차

제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

제 장 본 론제 장 본 론제 장 본 론제 장 본 론2222

제 절 의 기본설계제 절 의 기본설계제 절 의 기본설계제 절 의 기본설계1 Spherical Roller Bearing1 Spherical Roller Bearing1 Spherical Roller Bearing1 Spherical Roller Bearing

내외경을 이용한 여유간격계산내외경을 이용한 여유간격계산내외경을 이용한 여유간격계산내외경을 이용한 여유간격계산1. Roller Bearing1. Roller Bearing1. Roller Bearing1. Roller Bearing

표준형표준형표준형표준형2. Spherical Roller Bearing2. Spherical Roller Bearing2. Spherical Roller Bearing2. Spherical Roller Bearing

특수형특수형특수형특수형3. Spherical Roller Bearing3. Spherical Roller Bearing3. Spherical Roller Bearing3. Spherical Roller Bearing

장치의 적용 해석자료장치의 적용 해석자료장치의 적용 해석자료장치의 적용 해석자료4. RWC-UNIT Roller Bearing4. RWC-UNIT Roller Bearing4. RWC-UNIT Roller Bearing4. RWC-UNIT Roller Bearing

특수형 해석자료특수형 해석자료특수형 해석자료특수형 해석자료5. Spherical Roller Bearing5. Spherical Roller Bearing5. Spherical Roller Bearing5. Spherical Roller Bearing

제 절 의 제작과 정밀 가공기술지원제 절 의 제작과 정밀 가공기술지원제 절 의 제작과 정밀 가공기술지원제 절 의 제작과 정밀 가공기술지원2 Spherical Roller Bearing2 Spherical Roller Bearing2 Spherical Roller Bearing2 Spherical Roller Bearing

내륜과 외륜의 제작내륜과 외륜의 제작내륜과 외륜의 제작내륜과 외륜의 제작1.1.1.1.

로울러의 제작로울러의 제작로울러의 제작로울러의 제작2.2.2.2.

의 제작의 제작의 제작의 제작3. Cage3. Cage3. Cage3. Cage

베어링의 조립베어링의 조립베어링의 조립베어링의 조립4.4.4.4.

제 절 베어링의 윤활제 절 베어링의 윤활제 절 베어링의 윤활제 절 베어링의 윤활3333

베어링 윤활의 목적베어링 윤활의 목적베어링 윤활의 목적베어링 윤활의 목적1.1.1.1.

베어링의 윤활방식베어링의 윤활방식베어링의 윤활방식베어링의 윤활방식2.2.2.2.

윤활제윤활제윤활제윤활제3.3.3.3.

제 절 대형 의 제작제 절 대형 의 제작제 절 대형 의 제작제 절 대형 의 제작4 Spherical Roller Bearing4 Spherical Roller Bearing4 Spherical Roller Bearing4 Spherical Roller Bearing

1. Crushing Plant1. Crushing Plant1. Crushing Plant1. Crushing Plant

용 대형 베어링 의 제작용 대형 베어링 의 제작용 대형 베어링 의 제작용 대형 베어링 의 제작2. Jaw Crusher (#24030)2. Jaw Crusher (#24030)2. Jaw Crusher (#24030)2. Jaw Crusher (#24030)

베어링강 의 열처리베어링강 의 열처리베어링강 의 열처리베어링강 의 열처리3. (100Cr6)3. (100Cr6)3. (100Cr6)3. (100Cr6)

제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론3333

참고문헌참고문헌참고문헌참고문헌

부 록부 록부 록부 록

특허 프로그램 등록증특허 프로그램 등록증특허 프로그램 등록증특허 프로그램 등록증1. ,1. ,1. ,1. ,

2. SPL, SAP Series2. SPL, SAP Series2. SPL, SAP Series2. SPL, SAP Series

기술정보 일지 회의록기술정보 일지 회의록기술정보 일지 회의록기술정보 일지 회의록3. ( )3. ( )3. ( )3. ( )

기술정보 제공 정비관리 특허자료기술정보 제공 정비관리 특허자료기술정보 제공 정비관리 특허자료기술정보 제공 정비관리 특허자료4. ( , )4. ( , )4. ( , )4. ( , )

제 장 서론제 장 서론제 장 서론제 장 서론1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

선진 기술국에서는 최근 베어링의 부하능력증대 수명 극대화 박육화 정밀화 고( ), , ,

속화 및 무정비화의 방향으로 성능을 개선하고 소재 대체 등 및, (Polymer, ceramic )

소재 개발 순도 향상 을 병행하고 있다 이를 위해 윤활학적 현상에 관한 연구 및( ) .

특수용도 베어링의 내열성 내부식성 소재의 개발 정밀가공 및 열처리 기술개발 등, ,

이 활발히 진행중이다.

반면 국내에서는 베어링의 제작기술은 보유하고 있으나 기본설계기술은 취약하기

때문에 기간산업 철강 시멘트 제지 조선 건설 및 중공업 분야 에 사용하는 특수( , , , , )

중대형 베어링들은 거의 수입에 의존하고 있으며 시장 또한 확대되고 있는 실정이,

다 중소기업에서 감당하기 어려운 부분을 생산기술연구원에서 지원함으로써 중소.

기업의 선진화가 가능해지며 가격 품질 면에서 국제 경쟁력을 갖고 국내시장은 물, ,

론 수출의 확대가능성을 증대시킨다.

부품업체의 주종은 중소기업체를 대기업체와 협력 계열화 되어 있으며 대기업은,

높고 안정된 품질수준을 요구하는 반면에 중소기업체의 잦은 인력이동 및 결원으로

안정된 기술력 확보가 어려운 실정이다 따라서 본 보고서에서는 이론적인 내용보.

다는 현장에서 문제점이 있을 때 참고할 수 있는 내용과 베어링의 기본설계의 순서

를 어떤 식으로 접근하는가 또 다른 특수베어링의 기본설계부터 생산설계 현장제, ,

작 및 조립 현장적용과 사후관리 에서 발생한 문제점 보완 등 현장 중심적으, (A/S)

로 기술하였다.

선진기술국에서는 최근 베어링의 부하능력증대 수명극대화 박육화 정밀화 고속( ), , ,

화 및 무정비화의 방향으로 성능을 개선하고 소재개발 순도향상 도 병행하고 있다( ) .

이를 위해 윤활학적 현상에 관한 연구 및 특수용도 베어링의 내열성 내부식성 소,

재개발 정밀가공 및 열처리 기술개발 등이 활발히 진행 중이다, .

의 세계수준 기업은 등이며 핵심기술인Spherical Roller Bearing SKF, FAG, NSK ,

기본설계기술 확보와 접촉각도에 변위를 준 을 효율적으로 정밀 가공할 수內外球面

있는 방법을 고안하여 이를 현실화 시킬 수 있는 장치개발은 시급한 기술적 당면과

제이다.

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

압연설비 선박동력전달장치 건설장비 등 제지, , (Stone Crusher, Vibrating Screen ),

설비 시멘트설비 및 산업기계등의 동력전달 회전체에서 및 을 받으, 高負荷高振動

며 회전축의 처짐상태 에서도 기능을 갖, (Shaft Deflection) (Self Alignment)自動調心

는 의 기본설계기술 정밀가공기술 선택 및 열처리기Spherical Roller Bearing , , 素材

술을 지원한다.

또한 생산성향상을 위한 제작조립 및 검사공정에 대한 공정개발과 접촉각도에 변위

를 준 내외구면의 정밀가공장치 개발을 기술 지원하여 공칭 내경기준으로 100

의 중대형 의 국산화를 목표로 한다~300 Spherical Roller Bearing 100%∅ ∅

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

의 기본설계기술 개발의 기본설계기술 개발의 기본설계기술 개발의 기본설계기술 개발1. Spherical Roller Bearing1. Spherical Roller Bearing1. Spherical Roller Bearing1. Spherical Roller Bearing

가 기본설계 개발. S/W :

베어링 외곽칫수를 규정한 에 의한 표준형- DIN616(ISO15) Spherical Roller

의 기본설계 개발Bearing S/W

축하중과 반경하중에 따라 접촉각이 설계상 주어진 특수형- Spherical Roller

의 기본설계 개발Bearing S/W

나 구조해석 을 통한 의 최적화 설계. (FEM) Spherical Roller Bearing

의 접촉각도에 변위를 준 내외구면의 정밀가공기술 고의 접촉각도에 변위를 준 내외구면의 정밀가공기술 고의 접촉각도에 변위를 준 내외구면의 정밀가공기술 고의 접촉각도에 변위를 준 내외구면의 정밀가공기술 고2. Spherical Roller Bearing2. Spherical Roller Bearing2. Spherical Roller Bearing2. Spherical Roller Bearing

안안안안

가 의 정밀가공장치 고안. 內外球面

구면가공 및 구면가공 을 효율적으로 가공할 수 있- Inner Race( ) Outer Race( )外內

는 장치고안

나 생산성 향상기술.

베어링제작 조립 검사공정의 효율적인 공정개발을 통한 생산성 향상기술지원, ,

의 열처리기술지원3. Spherical Roller Bearing

표면경도 를 목표로 열처리 향상기술 지원- 60~64 HRC

의 윤활기술지원4. Spherical Roller Bearing

접촉부분에서의 에 의한 윤활향상 기술 지원- EHD Theory

의 제작 조립 검사의 공정기술지원5. Spherical Roller Bearing , ,

생산성을 향상시킬 수 있는 개선공정기술의 체계구축을 지원-

제 장 본론제 장 본론제 장 본론제 장 본론2222

제 절 의 기본설계제 절 의 기본설계제 절 의 기본설계제 절 의 기본설계1 Spherical Roller Bearing1 Spherical Roller Bearing1 Spherical Roller Bearing1 Spherical Roller Bearing

내외경을 이용한 여유간격계산1. Roller Bearing

그림그림그림그림 1.11.11.11.1 그림그림그림그림 1.21.21.21.2

( 외경: , 내경: ,

내경의반지름: , 롤러의 직경: ,

롤러의 반경: ,

:P.C.D의 직경,

Y 이론적: P.C.D와 실제 P.C.D와의 간격)

그림그림그림그림 1.31.31.31.3

( 선분: AF의 길이(AB=2AF), 롤러의 반경: , L 전체 각 롤러 사이 거리의 합:

, Z 롤러의 개수: , P.C.L:Pitch circle 호의 길이, 이론적: P.C.D와 실제 P.C.D와의

간격)

가정 호-∴ AB는 직선에 가깝다 호.( AB 직선≈ AB)

>> 베어링 설계시 과베어링 설계시 과베어링 설계시 과베어링 설계시 과, L L, L L, L L, L LPPPP를 검토한다를 검토한다를 검토한다를 검토한다....

결과결과결과결과))))

식 에 의하여( 1.4) Z 23.09965Z 23.09965Z 23.09965Z 23.09965≑≑≑≑ 이다.

식 에 의해서( 1.7) 이론적 와 실제 사이의 간격이론적 와 실제 사이의 간격이론적 와 실제 사이의 간격이론적 와 실제 사이의 간격Y( P.C.D P.C.D )Y( P.C.D P.C.D )Y( P.C.D P.C.D )Y( P.C.D P.C.D )는 약약약약 0.766970.766970.766970.76697 이다.

식 식 식 으로부터 필요한 각 을 얻는다( 2.1), ( 2.2), ( 2.3) , , .α β γ

α ≑ 3.923.923.923.92 °, β ≑ 88.0488.0488.0488.04 °, γ ≑ 1.961.961.961.96 °

실제 에서의 롤러간격의 전체 길이P.C.D LLLL 식 는( 2.5) 약약약약 1.20741.20741.20741.2074 이다.

그리고 이론적 의 의한P.C.D LP 식 는( 2.6) 약약약약 2.16992.16992.16992.1699 이다.

예제 관련 도면 및 프로그램 실행화면-

그림그림그림그림 1.41.41.41.4 그림그림그림그림 1.51.51.51.5

그림 사이의 여유간격계산 프로그램 실행화면그림 사이의 여유간격계산 프로그램 실행화면그림 사이의 여유간격계산 프로그램 실행화면그림 사이의 여유간격계산 프로그램 실행화면1.6 Roller1.6 Roller1.6 Roller1.6 Roller

표준형표준형표준형표준형2. Spherical Roller Bearing2. Spherical Roller Bearing2. Spherical Roller Bearing2. Spherical Roller Bearing

여기서 주어진 베어링의 내경 외경 폭 그리고 의 접촉점(d), (D), (B) Rolling Element

을 기준으로 외륜의 두께 의 직경 내륜의 두께 의 표준형으:Rolling Element : = 1:2:1

로 볼 때 기본 치수들의 기하학적 상관관계를 설명한다.

주어진 조건 : d, D, B, Ratio = 2Cl cos (Sb)/(D-d) (std. Ratio = 0.5)

그림 표준형그림 표준형그림 표준형그림 표준형1.6 Spherical Roller Bearing1.6 Spherical Roller Bearing1.6 Spherical Roller Bearing1.6 Spherical Roller Bearing

앞에서 설명되어진 기본형 베어링의 기하학적 관계를Spherical Roller Program 化

하였으며 여기서 로써 의 가 임의로 주워질 수 있다, Variable Roller Diameter Ratio .

그러나 로 주어진 경우가 대부분이며 시에 로 계산Ratio 0.45 ~ 0.55 Default 0.5≈

된다

개발에는 이 사용되었으며 일반적인 베Program Visual Basic 6.0 , Spherical Roller

어링의 설계시 사용되는 은 다음과 같다 그림 은 프로그램 실Program Listing . ( 1.7)

행화면이다.

그림 표준형 프로그램 실행화면그림 표준형 프로그램 실행화면그림 표준형 프로그램 실행화면그림 표준형 프로그램 실행화면1.7 Spherical Roller Bearing1.7 Spherical Roller Bearing1.7 Spherical Roller Bearing1.7 Spherical Roller Bearing

특수형특수형특수형특수형3. Spherical Roller Bearing3. Spherical Roller Bearing3. Spherical Roller Bearing3. Spherical Roller Bearing

여기서는 축방향 하중과 반경방향의 하중비 를 고려할 때 접촉각( ) (比 이 추가로)

주어진 경우에 대해 기본 치수들의 상관관계를 설명한다 이 경우는 가. Axial Load

경계조건에 따라 특수하게 고려할 필요가 있을 시에 특수 설계되는 경우에 속한다.

따라서 tan

관계식이 성립하는 경우이다.

주어진 조건 : d, D, B, , Ratio = 2 C1 cos (α Sb)/(D-d) (Std. Ratio=0.5)

tan

sin

․cosß

γ sin

․cosγ

그림 특수형그림 특수형그림 특수형그림 특수형1.8 Spherical Roller Bearing1.8 Spherical Roller Bearing1.8 Spherical Roller Bearing1.8 Spherical Roller Bearing

그림 특수형 프로그램 실행화면그림 특수형 프로그램 실행화면그림 특수형 프로그램 실행화면그림 특수형 프로그램 실행화면1.9 Spherical Roller Bearing1.9 Spherical Roller Bearing1.9 Spherical Roller Bearing1.9 Spherical Roller Bearing

장치의 적용 해석자료장치의 적용 해석자료장치의 적용 해석자료장치의 적용 해석자료4. RWC-UNIT Roller bearing4. RWC-UNIT Roller bearing4. RWC-UNIT Roller bearing4. RWC-UNIT Roller bearing

플라스틱 사출성형작업에서 일반적인 의 마찰면 사이에Wedge Block Roller

또는 저마찰 베어링 재료를 삽입하여 마찰력 손실을 최소화 하고 소형의Bearing ,

유압실린더를 사용하여 수십배의 형체결력 배 을 증가시키는(15 ~ 20 ) RWC-UNIT

장치를 사출기의 형체결장비에 도입 사용한다.

그러나 장치의 도입 사용에 대한 현실적인 가공 및 공정능력에 의한, RWC-UNIT

설계 문제점이 있어 구조적인 내구성과 고정도의 을 확보하기 위해 모델링, Spec

및 해석을 수행하였다 모델링은 의 일부분만을 표현하기 위하여 평. Roller bearing

면으로 구성하였다.

가 재료의 기계적 성질가 재료의 기계적 성질가 재료의 기계적 성질가 재료의 기계적 성질....

표 재질의 물성치 값표 재질의 물성치 값표 재질의 물성치 값표 재질의 물성치 값1.11.11.11.1

표 모델별 규격 및 해석조건표 모델별 규격 및 해석조건표 모델별 규격 및 해석조건표 모델별 규격 및 해석조건1.21.21.21.2

나 모델링 및 경계조건나 모델링 및 경계조건나 모델링 및 경계조건나 모델링 및 경계조건....

그림 모델링 및 경계조건그림 모델링 및 경계조건그림 모델링 및 경계조건그림 모델링 및 경계조건1.10 HWC-81.10 HWC-81.10 HWC-81.10 HWC-8

그림 모델링 및 경계조건그림 모델링 및 경계조건그림 모델링 및 경계조건그림 모델링 및 경계조건1.11 HWC-161.11 HWC-161.11 HWC-161.11 HWC-16

다 해석결과다 해석결과다 해석결과다 해석결과....

표 은 과 의 길이를 로 모델링 및 구조해석을 수( 1.3) Wedge Block Bearing 30mm

행하여 분포 및 변형률 정도를 비교한 것이다 네 개의 모델 모Von Mises Stress .

두 변형율은 탄소성 한계 변형 가정치 의 범위 안에 있지만( ) HWC-16_1,，

의 두 모델의 경우 본 해석의 재질로 사용된 의 항복응력HWC-16_2 SKD11, SUJ1

을 초과함을 알 수 있다.

좀 더 정확한 해석 결과를 얻기 위하여 과 의 길이를Wedge Block Bearing 15mm

로 변경하였으며 도 에서 로 조정하였다 표 는 수정된 모델, Mesh 1mm 0.5mm . ( 1.4)

을 가지고 구조해석을 수행하여 분포 및 변형률 정도를 비교한Von Mises Stress

것이다 네 개의 모델 모두 변형율은 탄소성 한계 변형 가정치 의 범위 안에 있지. ( )

만 의 두 모델의 경우 본 해석의 재질로 사용된, HWC-16_SE1, HWC-16_SE2

의 항복응력을 초과함을 알 수 있다SKD11, SUJ1 .

표 모델별 분포 및 비교표 모델별 분포 및 비교표 모델별 분포 및 비교표 모델별 분포 및 비교1.3 Von Mises Stress Strain1.3 Von Mises Stress Strain1.3 Von Mises Stress Strain1.3 Von Mises Stress Strain

표 모델별 분포 및 비교표 모델별 분포 및 비교표 모델별 분포 및 비교표 모델별 분포 및 비교1.4 Von Mises Stress Strain1.4 Von Mises Stress Strain1.4 Von Mises Stress Strain1.4 Von Mises Stress Strain

그림그림그림그림 1.12 HWC-8_11.12 HWC-8_11.12 HWC-8_11.12 HWC-8_1




그림그림그림그림 1.16 HWC-8_SE11.16 HWC-8_SE11.16 HWC-8_SE11.16 HWC-8_SE1




라 결론라 결론라 결론라 결론....

를 세분하였을 때 일반적으로 해석이 정확하므로 시리즈 모델의 해석결과Mesh , SE

가 더 신빙성이 있다고 하겠다 그리고 보다는 로 직경을 줄이고. , 16 8 , Roller∅ ∅

의 개수를 배로 증가시키는 것을 권장한다2 ,

향후 성능이 허용하는한 로 더, PC W=16mm, H=5mm, L=15mm, Mesh=0.25mm

세분화하여 재해석을 시도하기로 한다.

특수형 의 해석자료특수형 의 해석자료특수형 의 해석자료특수형 의 해석자료5. Spherical Roller Bearing5. Spherical Roller Bearing5. Spherical Roller Bearing5. Spherical Roller Bearing

해석에 필요한 재질의 특성은 표 과 같으며 경계조건은 아래 그림 과( 1.1) , ( 1.20)

같다.

그림 특수형 의 모델링 및 경계조건그림 특수형 의 모델링 및 경계조건그림 특수형 의 모델링 및 경계조건그림 특수형 의 모델링 및 경계조건1.20 Spherical Roller Bearing1.20 Spherical Roller Bearing1.20 Spherical Roller Bearing1.20 Spherical Roller Bearing

가 해석결과가 해석결과가 해석결과가 해석결과....

표 특수형 의 분포 및 비교표 특수형 의 분포 및 비교표 특수형 의 분포 및 비교표 특수형 의 분포 및 비교1.5 Spherical Roller Bearing Stress Strain1.5 Spherical Roller Bearing Stress Strain1.5 Spherical Roller Bearing Stress Strain1.5 Spherical Roller Bearing Stress Strain

표 는 특수형 을 축방향 하중과 반경방향의 하중비를( 1.5) Spherical Roller Bearing

고려한 접촉각 에 따라 모델링 및 구조해석을 수행하여(5°~15°) Von Mises Stress

분포를 비교한 것이다 접촉각 두 모델은 본 해석의 재질로 사용된. 5°, 10° SKD11,

의 항복응력 범위안에 있지만 접촉각 모델은 항복응력을 초과함을 알 수SUJ1 , 15°

있다.

그림 특수형 접촉각그림 특수형 접촉각그림 특수형 접촉각그림 특수형 접촉각1.21 Spherical Roller Bearing( 5°) Stress1.21 Spherical Roller Bearing( 5°) Stress1.21 Spherical Roller Bearing( 5°) Stress1.21 Spherical Roller Bearing( 5°) Stress



그림 특수형 접촉각그림 특수형 접촉각그림 특수형 접촉각그림 특수형 접촉각1.24 Spherical Roller Bearing( 5°) Stain1.24 Spherical Roller Bearing( 5°) Stain1.24 Spherical Roller Bearing( 5°) Stain1.24 Spherical Roller Bearing( 5°) Stain



제 절 의 제작과 정밀 가공기술지원제 절 의 제작과 정밀 가공기술지원제 절 의 제작과 정밀 가공기술지원제 절 의 제작과 정밀 가공기술지원2 Sphericla Roller Bearing2 Sphericla Roller Bearing2 Sphericla Roller Bearing2 Sphericla Roller Bearing

베어링의 구조는 내륜 외륜 로울러 로 구성되어있다 이번 절에서는 일반적, , , Cage .

인 베어링의 제작과정을 살펴보도록 하겠다Spherical Roller .

그림 베어링의 제작순서그림 베어링의 제작순서그림 베어링의 제작순서그림 베어링의 제작순서2.1 Spherical Roller2.1 Spherical Roller2.1 Spherical Roller2.1 Spherical Roller

내륜과 외륜의 제작내륜과 외륜의 제작내륜과 외륜의 제작내륜과 외륜의 제작1.1.1.1.

일반적인 내륜과 외륜의 제작과정은 절단기로 소재를 절단하면서 시작된다 절단된.

소재는 선삭기로 옮겨져 황삭과 정삭에 들어간다 선삭기를 나타낸다 정삭된 소재. .

의 강도를 높이기 위해 열처리가 행해진다 일반적인 베어링의 강도는 이상. HRC60

이어야 한다 열처리가 끝나면 베어링의 내륜과 외륜의 소재를 연마한다 연마는 측. .

면연마 외륜과 내륜의 턱부분 연마 굴림대접촉면 연마 그리고 내륜의 내경 연마, , ,

의 순서로 행해진다 마지막으로 굴림체 접촉면의 정밀연마로 내륜과 외륜의 제작.

을 마친다.

로울러의 제작로울러의 제작로울러의 제작로울러의 제작2.2.2.2.

베어링을 제작하기 위해서는 먼저 소재를 필요한 로 절단한Spherical Roller Size

다 로울러의 모양을 갖추기 위해 황삭을 한다 정밀정삭을. Spherical Barrel . Barrel

한 후 바렐작업을 하고 의 외경에 따라 을 한다Roll Grouping .

그림 베어링의 로울러 가공그림 베어링의 로울러 가공그림 베어링의 로울러 가공그림 베어링의 로울러 가공2.2 Cylindrical Roller2.2 Cylindrical Roller2.2 Cylindrical Roller2.2 Cylindrical Roller

일반적인 베어링의 로울러 제작은 소재의 절단후 그림 과 같이 양Cylindrical ( 2.2)

쪽의 연삭돌의 속도 조절로 원하는 크기를 얻을 수 있고 공정의 반자동화 또한 그

리 어렵지 않다 하지만 베어링의 로울러의 경우는 그 모양의 특. Spherical Roller

성상 가공하기 어려울 뿐만 아니라 지금의 가공방법으로는 연삭돌의 모양이 그림(

과 같아야 하므로 연삭돌을 자주 갈아주어야 한다2.3) .

그러므로 단가가 높아질 수밖에 없는 실정이다 그러나 그림 와 같은 를 만. ( 2.4) Jig

들어 로울러를 가공하게 되면 보통 평연삭돌로 베어링의 로울러 제Spherical Roller

작이 가능해지므로 연삭돌을 자주 갈아줄 필요가 없으며 반자동화가 가능해지므로

제품의 단가를 낮출 수 있으며 작업 또한 용이하다.

그림 현재 의 제작시 연삭돌의 모양그림 현재 의 제작시 연삭돌의 모양그림 현재 의 제작시 연삭돌의 모양그림 현재 의 제작시 연삭돌의 모양2.3 Spherical Roller2.3 Spherical Roller2.3 Spherical Roller2.3 Spherical Roller

그림 의 반자동화 공정시 사용될 의 개념도그림 의 반자동화 공정시 사용될 의 개념도그림 의 반자동화 공정시 사용될 의 개념도그림 의 반자동화 공정시 사용될 의 개념도2.4 Spherical Roller Jig2.4 Spherical Roller Jig2.4 Spherical Roller Jig2.4 Spherical Roller Jig

의 제작의 제작의 제작의 제작3. Cage3. Cage3. Cage3. Cage

일반적으로 의 소재로는 과 가 사용된다 의 일반적인 제작순서Cage Al Bronze . Cage

로는 우선 주조로 원하는 의 틀을 만든다 기계가공을 한후 검사를 통해 불량Cage .

도를 측정한다 의 은 대량생산인 경우 경제성이 있으나 이. Cage Die Casting 150φ

상의 중대형 베어링용 는 일반적으로 가 경제적이며 일반적인Cage Machined Cage

경우라 할 수 있다.

베어링조립베어링조립베어링조립베어링조립4.4.4.4.

베어링의 각 의 제작이 끝나면 는 외경을 정밀히 측정하여Element Rolling Element

단위로 하며 각 를 조립하여 베어링을 완성한다 베어링10 m Grouping , Element .μ

조립시에는 외륜과 내륜을 고정시키고 그림 과 같이 내륜의 외경을 조정하여( 2.5)

로울러를 끼운다 베어링이 완성된 후에 최적의 성능을 내기 위해서는 베어링의 설.

치와 보수에 많은 신경을 써야한다 베어링 조립에서 최종적인 공차관리는 내륜 외.

경의 연삭작업을 통해 조절한다.

그림 베어링조립 과정그림 베어링조립 과정그림 베어링조립 과정그림 베어링조립 과정2.52.52.52.5

제 절 베어링의 유활제 절 베어링의 유활제 절 베어링의 유활제 절 베어링의 유활3333

베어링 윤활의 목적베어링 윤활의 목적베어링 윤활의 목적베어링 윤활의 목적1.1.1.1.

구름베어링 일지라도 베어링의 내부에서 금속과 금속이 접속하면서 구름운동 이외

에 미끄럼운동을 하고 있는 부문도 있다 즉 로울러의 단면과 턱과의 사이. , ,

의 안내면과 궤도륜과의 사이에는 주로 미끄럼운동을 하므로 구름 베어링Retainer

일지라도 충분한 윤활이 필요하다.

윤활의 목적은 다음과 같다.

접촉면의 마모 방지 또는 최대한의 감소*

마찰의 감소*

즉 금속 간 접촉 물리적인 접촉 을 윤할막 효과 화학적인 접속으로 전환, ( ) ( )

부식방지*

열 방산*

마모를 일이키는 입자 및 불순물의 방출*

윤활제의 씨일링*

베어링의 윤활방식베어링의 윤활방식베어링의 윤활방식베어링의 윤활방식2.2.2.2.

로울러 베어링의 윤활방식은 오일 윤활 과 그리이스 윤활(Oil Lubrication) (Grease

의 가지가 있다 베어링의 기능을 충분히 발휘하기 위해서는 사용조건Lubrication) 2 .

과 사용목적에 적합한 윤활방법을 사용하는 것이 대단히 중요하다.

윤활의 질적인 면을 보면 오일 윤활이 열 방출이 쉽고 접촉면에 기름의 출입이 쉽,

고 수분의 배출이 쉽고 주변의 기어나 캠과 동시에 윤활도 할 수가 있으므로 그리, ,

이스 윤활 보다 우수하다 그럼에도 불구하고 실제로 그리이스 윤활이 많이 사용되.

고 있는 것은 베어링의 내부에 그리이스를 가질 수 있는 공간을 갖고 있고 밀봉장,

치가 간단하고 보수가 쉽고 먼지나 이물질의 침입 방지가 쉽기 때문이다, , .

표 은 오일 윤활과 그리이스 윤활의 특정을 비교하여 나타내고 있다( 3.1) .

표 윤활 시스템의 구분표 윤활 시스템의 구분표 윤활 시스템의 구분표 윤활 시스템의 구분3.13.13.13.1

또한 베어링의 윤활방식을 선정하기 위해서는 아래와 같은 사항을 검토해야 한다, .

작동 조건*

회전 특성 소음 마찰 및 온도에 대한 요구 조건* , ,

작동 간의 안정성*

즉 마모 피로 부식 및 손상, , ,

설치 가격 및 시스템 보수 비용*

표 윤활 방식의 특성 비교표 윤활 방식의 특성 비교표 윤활 방식의 특성 비교표 윤활 방식의 특성 비교3.23.23.23.2

윤활제윤활제윤활제윤활제3.3.3.3.

구름 베어링의 윤활제 는 주로 그리이스와 오일이 사용되고 특수한 경우(Lubricant)

에는 고체 윤활저인 이유화 모리브덴(MoS2 그래화이트 등이 사용된다 아래 표들), .

중 표 은 그리이스의 선정을 위한 설계항목이다( 3.3) .

표 그리이스 선정을 위한 설계항목표 그리이스 선정을 위한 설계항목표 그리이스 선정을 위한 설계항목표 그리이스 선정을 위한 설계항목3.33.33.33.3

표 그리이스 종류 별 특성표 그리이스 종류 별 특성표 그리이스 종류 별 특성표 그리이스 종류 별 특성3.43.43.43.4

표 는 그리이스의 종류 별 특성들로써 최초 윤활량의 아래와 같다( 3.4) .

사용 최대 회전수n :

허용 회전수ngf :

또한 그리이스의 보충량 결정은 아래 공식에 따른다, .

××××

××

m2 그리이스의 손실이 극심하여 보충 주기가 극히 짧아야 할 경우:

m3 장기간 정지 후 보충 할 경우:

베어링 외경D : (mm)

베어링 폭B : (mm)

베어링 내부 공간V : (m3)

베어링 내경d : (mm)

베어링 중량G : (kg)

불량한 작동 조건 및 주변 영향에 따른 감소 계수

먼지 습기의 경우- ,

보통 : f1 = 0.7 - 0.9

심한 경우 : f1 = 0.4 - 0.7

극심한 경우: f1 = 0.1 - 0.4

충격 하중 및 진동-

보통 : f2 = 0.7 - 0.9

심한 경우 : f2 = 0.4 - 0.7

극심한 경우 : f2 = 0.1 - 0.4

고온의 경우-

보통 : f3 이하= 0.7 - 0.9 ( 75 )℃

심한 경우 : f3 = 0.4 - 0.7 (75 - 85 )℃

극심한 경우 : f3 = 0.1 - 0.4 (85 -120 )℃

고 하중의 경우-

보통 : f4 = 0.7 - 1.0 (P/C 0.1 - 0.15)

심한 경우 : f4 = 0.4 - 0.7 (0.15 - 0.25)

극심한 경우: f4 = 0.1 - 0.4 (0.25 - 0.35)

공기 통과의 경우-

약간 : f5 = 0.5 - 0.7

심한 경우: f5 = 0.1 - 0.5

다음 표 는 오일의 종류 별 특성을 나타낸다( 3.5) .

표 오일의 종류별 특성표 오일의 종류별 특성표 오일의 종류별 특성표 오일의 종류별 특성3.53.53.53.5

제 절 대형 베어링의 제작제 절 대형 베어링의 제작제 절 대형 베어링의 제작제 절 대형 베어링의 제작4 Spherical Roller4 Spherical Roller4 Spherical Roller4 Spherical Roller

압연설비 선박동력전달장치 쇄석기 진동선별기, , (Stone Crusher), Crank Shafter,

등과 같이 고부하 및 고진동을 받으며 회전축의 처짐 상태(Vibrating Screens)

에서도 자동조심 기능을 갖는 은 전량(Shaft Deflection) Spherical Roller Bearing

수입에 의존하고 있으며 소형 과 비교해 공칭 내경기준으Spherical Roller Bearing

로 의 중대형 베어링이 경제성이 있고 많은 량이 수입되고 있150 mm - 500 mm

다 이런 중대형 베어링 중 에 많이 사용되는 의 시제품으로. Jaw Crusher #24030

제작되어 중대형 베어링의 기본설계 정밀가공 소재선택 및 열처리 기술을 확보하, ,

여 국산화를 이룩하였다.

이 베어링의 제작과정을 설명하기 전에 우선 시제품 베어링이 많이 사용되는

와 에 대해 설명하겠다Crusher Crushing Plant .

1. Crushing Plant1. Crushing Plant1. Crushing Plant1. Crushing Plant

일반적으로 는 아래 그림 과 같은 순서로 이루어져 있다Crushing Plant ( 4.1) .

중 는 모든 종류의 암석 및 광석용 차 파쇄기로서 광범위Flowchart Jaw Crusher 1

하게 사용되고 있으며 는 차 또는 차 파쇄기로 사용되고 있다, Cone Crusher 2 3 .

그림 의 구조도그림 의 구조도그림 의 구조도그림 의 구조도4.1 Crushing Plant4.1 Crushing Plant4.1 Crushing Plant4.1 Crushing Plant

국내에서는 현대중공업과 강원산업이 이들 를 제작하여 판매하고 있Crushing Plant

으며 이중 에는 은 개 개, Jaw Crusher Spherical Roller Bearing 4 (Frame Side : 2 ,

개 가 사용되고 있다 하지만 이들 베어링은 중하중용으로써Swing Jaw Side : 2 ) .

내부 충격하중 및 긴 수명을 유지해야하고 로부터 베어링을 보호하기 위하여Dust

특수 이 장착되어 있어야 하므로 두회사 모두 기술 수준이 뛰어난 외국업Oil Seal

체를 선호하고 있으며 강원산업의 경우 전량을 사에서 수입하고 있는 실정이, SKF

다.

용 대형 베어링 의 제작용 대형 베어링 의 제작용 대형 베어링 의 제작용 대형 베어링 의 제작2. Jaw Crusher (#24030)2. Jaw Crusher (#24030)2. Jaw Crusher (#24030)2. Jaw Crusher (#24030)

그림그림그림그림 4.2 Outer Race4.2 Outer Race4.2 Outer Race4.2 Outer Race

그림그림그림그림 4.3 Inner Race4.3 Inner Race4.3 Inner Race4.3 Inner Race

그림그림그림그림 4.4 Roller4.4 Roller4.4 Roller4.4 Roller

그림그림그림그림 4.5 Cage4.5 Cage4.5 Cage4.5 Cage

그림 베어링 프로그램 결과그림 베어링 프로그램 결과그림 베어링 프로그램 결과그림 베어링 프로그램 결과4.6 Spherical Roller4.6 Spherical Roller4.6 Spherical Roller4.6 Spherical Roller

기본설계용 베어링 프로그램을 이용하여 위 그림과 같은 결과를Spherical Roller

얻었다 제작할 시제품 는 베어링의. Spherical Roller Bearing 24030B Bore

가 이고 너비가 그리고 베어링의 의 외경이Diameter 150mm 75mm, Outer Race

이다 로울러의 를 로하였다225mm . Ratio 0.5 .

베어링의 내륜 외륜 그리고 로울러는 일반 베어링강인 가 사용되었다, , SUJ2 . Cage

의 재질로는 청동 가 사용되었다 이 베어링 역시 최적의 수명을 보장하기 위(PBR3) .

해서 이상의 경도를 요구한다 이상의 경도를 지니기 위해서는 열HRC 60 . HRC 60

처리 공정이 매우 중요하다.

아래 그림은 의 주 베어링에서 제작한 상세 설계도면이다24030B Model ( )HKT .

그림 베어링 의 조립도그림 베어링 의 조립도그림 베어링 의 조립도그림 베어링 의 조립도4.7 Spherical Roller (24030B)4.7 Spherical Roller (24030B)4.7 Spherical Roller (24030B)4.7 Spherical Roller (24030B)

그림 의 설계도그림 의 설계도그림 의 설계도그림 의 설계도4.8 Outer Race4.8 Outer Race4.8 Outer Race4.8 Outer Race

그림 의 설계도그림 의 설계도그림 의 설계도그림 의 설계도4.9 Inner Race4.9 Inner Race4.9 Inner Race4.9 Inner Race

그림 의 설계도그림 의 설계도그림 의 설계도그림 의 설계도4.10 Roller4.10 Roller4.10 Roller4.10 Roller

베어링강 의 열처리베어링강 의 열처리베어링강 의 열처리베어링강 의 열처리3. (100Cr6)3. (100Cr6)3. (100Cr6)3. (100Cr6)

베어링강 의 화학성분은 약 의 탄소와 을 함유하고100Cr6(DIN17230) 1% 1.5% Cr

있다 베어링 나 의 경도는 최소 는 되어야 한다 여기서. Race Roll Element 58HRC .

표면경도에 따라 베어링 수명단축 계수 fH는 그림 에서 설명되어 있다( 4.11) .

그림 표면경도에 따른 베어링 수명 단축계수그림 표면경도에 따른 베어링 수명 단축계수그림 표면경도에 따른 베어링 수명 단축계수그림 표면경도에 따른 베어링 수명 단축계수4.11 f4.11 f4.11 f4.11 fHHHH

베어링 부품의 열처리 과정에서 경도를 내기 위해 가열후 기름이나 소금물에 담근

다 즉 오스테나이트 조직에서 마르텐사이트 조직으로 변환시킨다 베어링강. .

의 열처리 곡선 온도 시간 관계 은 그림 에서 잘 설명되어 있다100Cr6 ( - ) ( 4.12) .

그림 베어링강 의 열처리 곡선 온도 시간 관계그림 베어링강 의 열처리 곡선 온도 시간 관계그림 베어링강 의 열처리 곡선 온도 시간 관계그림 베어링강 의 열처리 곡선 온도 시간 관계4.12 100Cr6 ( - )4.12 100Cr6 ( - )4.12 100Cr6 ( - )4.12 100Cr6 ( - )

베어링강 의 경우 로 가열 후 오일이나 소금물에서 급냉을 시키면100Cr6 850 65℃

경도를 얻을 수 있고 후열처리 에서 시간정도 풀림처리를 하면- 66HRC 200 2℃

약 의 경도를 얻게된다62HRC .

고유응력을 적절히 풀어주기 위해서는 바니티쉬경도 등온경도방법 를 적용하며 소( )

재에 따라 급냉온도를 조절하므로써 담금질과 후열처리를 연속적으로 행한다 그림(

이때 표면 층에 압축응력이 발생하여 서서히 조직의 변환이 이루어 진다4.13). .

심하게 부하가 반복적으로 걸리는 경우 미세한 크랙이 성장하여 베어링에 손상을

주는 것을 방지하는 효과가 있으며 대량 생산인 경우 온도조절 기능을 갖춘 자동화

라인을 통해 열처리 공정을 수행한다 이 경우 열처리 원가상승의 단점이 있으나.

품질의 균일화를 기할 수 있다.

그림 베어링강 의 등온경도 열처리 곡선그림 베어링강 의 등온경도 열처리 곡선그림 베어링강 의 등온경도 열처리 곡선그림 베어링강 의 등온경도 열처리 곡선4.13 100Cr64.13 100Cr64.13 100Cr64.13 100Cr6

온도 시간 관계온도 시간 관계온도 시간 관계온도 시간 관계( - )( - )( - )( - )

열처리 과정에서 조직의 형성 인성 치수 안정성 등에 영향을 주는 다른 요소들을, ,

고려해야만 한다 그림 와 그림 에서는 오스테나이트화 온도와 열처리. ( 4.14) ( 4.15)

풀림 온도가 표면경도에 영향을 주는 경우 그림 를 설명하였고 그림 에( 4.14) ( 4.15)

서는 잔류 오스테나이트 성분 에 주는 영향을 개괄적으로 설명하였다% .

또 다른 경우 열처리 과정에 따라 고유응력 분포 상태가 베어링 부품의 수명에 영

향을 준다.

그림 열처리 조건에 따라 달라지는 경도그림 열처리 조건에 따라 달라지는 경도그림 열처리 조건에 따라 달라지는 경도그림 열처리 조건에 따라 달라지는 경도4.14 (HRC)4.14 (HRC)4.14 (HRC)4.14 (HRC)

그림 열처리 조건에 따라 영향을 받는 잔류 오스테나이트 성분그림 열처리 조건에 따라 영향을 받는 잔류 오스테나이트 성분그림 열처리 조건에 따라 영향을 받는 잔류 오스테나이트 성분그림 열처리 조건에 따라 영향을 받는 잔류 오스테나이트 성분4.15 %4.15 %4.15 %4.15 %

제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론3333

본 기술지원 사업을 통하여 의 설계 제작 기술개발을 위하Spherical Roller Bearing

여 기본설계 및 최적회 설계 정밀가공기술 열처리기술에 중점을 두어 연구하였으, ,

며 또한 여기서 베어링의 기본설계 을 제시하고 프로그램화 한 것이 큰 성과, Model

라 하겠다 이로써 어떤 유형의 특수 베어링 기본설계의 기틀을 마련하였다. .

국내 기간산업에 사용하는 특수 중대형 베어링의 자체 기본설계 능력 기반을 구1.

축하였다 일반형 특수형. (Cylindrical Roller Bearing, Spherical Roller Bearing,

Spherical Roller Bearing)

베어링 각 부품 들간의 접촉 상태를2. (Outer Race, Inner Race, Rolling Elements)

고려한 최적화 기법을 구축하여 베어링 수명을 극대화 시켰다.

의 구3. Split Roller Bearing(SPL), Self Aligning Cylindrical Roller Bearing(SAC)

면가공 지원으로 수입대체효과 및 매출향상.

표면조도 상태와 열처리 결과 및 윤활상태에 따른 베어링 수명의 상관관계를 파4.

악하였다.

기본설계 능력을 바탕으로 선진국과 경쟁력을 가질 수 있는 중대형 베어링의 다품

종 소량 생산체제를 갖추어 일본 유럽시장에 진출을 하였다, .

참여기업 주 베어링은 이미 일본과 유럽시장에 진출 단계에 있으며 과거 무( )HKT ,

역업의 경험을 살려 국외시장 대 국내시장의 비율을 수준으로 끌어올렸다4 : 6 .

본 보고서는 현장에서 베어링에 관한 문제점이 발생시 항시 참고할 수 있고 특히,

베어링 기본설계 과 프로그램을 제공함으로써 모든 의 단Model Plant Engineering

계에서 베어링 분야의 기술개발에 자신있게 접근할 수 있는 기틀을 마련하였다.

참고문헌참고문헌참고문헌참고문헌

박윤기 베어링의 설계 응용 및 정비 관리 와이에스교역1. , " , ", , 1996.

이영신 베어링기술 산업도서출판공사2. , " ", , 1990.

3. Brandlein, Eschmann, Hasbargen, Weigand, " Die Walzlagerpraxis ",

Vereinigte Fachverlage, 1995.

4. Eschmann, Hasbargen, Weigand, " Ball and Roller Bearings ", John Wiley

and Sons, 1985.

5. Feix, K., " Lebensdauer der Walzlager ", Steyr-Daimler-Puch AG, 1962.

6. Konig, W., " Fertigungsverfahren ", Band 1, VDI Verlag, 1990.

주 의

이 보고서는 산업자원부에서 시행한 부품 소재종합기술지원사업의 기1. ·

술지원 보고서이다.

이 기술지원내용을 대외적으로 발표할 때에는 반드시 산업자원부에2.

서 시행한 부품 소재종합기술지원사업의 기술지원결과임을 밝혀야 한다· .

Date post:	23-Aug-2020
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Spherical Roller Bearing 의 기본설계 및 가공기술지원 2006 2 년 윌 … · 2012. 1....

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