자기 윤활 베어링이란 무엇입니까? 유형, 용도 및 선택

자기 윤활 베어링의 정의 및 작동 방식

자가 윤활 베어링의 특징은 외부 공급 없이 베어링 재료 자체 내에서 연속적인 윤활막을 생성하는 능력입니다. 이는 다음 세 가지 기본 메커니즘 중 하나를 통해 발생합니다.

슬리브 베어링은 자체 윤활을 합니까?

슬리브 베어링(플레인 베어링 또는 저널 베어링이라고도 함)은 구조 재질에 따라 기존 방식으로 윤활되거나 자가 윤활될 수 있습니다. 유지보수가 필요 없는 애플리케이션을 선택할 때 구별이 중요합니다.

소결 청동 슬리브 베어링 가장 널리 사용되는 자체 윤활 슬리브 베어링 유형입니다. ISO 2795 및 MPIF 표준 35는 이러한 구성 요소에 대한 오일 함량 요구 사항을 정의합니다. 표준 등급에는 최소 오일 19%(부피 기준) . 이는 베어링 접근이 밀봉되거나 어려운 전기 모터, 가전 제품, 사무 기기 및 자동차 보조 드라이브에서 발견됩니다.

솔리드 폴리머 슬리브 베어링 내부 윤활제 첨가제가 포함된 아세탈(POM), 나일론(PA6/PA66) 또는 PEEK로 만든 또 다른 자체 윤활 슬리브 형식입니다. 이는 오일을 전혀 사용하지 않고 작동하므로 오일 오염이 금지된 식품 가공, 의료 기기 및 수중 응용 분야에 적합합니다.

유체 역학적 강철 지지 슬리브 베어링 대형 크랭크샤프트 및 터빈 저널에 사용되는 것과 같은 제품은 자체 윤활 기능이 없습니다. 샤프트를 베어링에서 분리하는 유체역학적 쐐기를 유지하려면 항상 가압된 오일 공급이 필요합니다. 오일 공급이 중단되면 이러한 설계에서는 즉각적인 베어링 고장이 발생합니다.

세라믹 베어링은 자체 윤활 기능을 갖고 있나요?

세라믹 베어링은 "건조 상태"라는 문구로 판매되는 경우가 많습니다. 이는 실제로 자체 윤활 기능이 있는지에 대한 혼란을 야기합니다. 정확한 대답은 다음과 같습니다. 아니요, 세라믹 베어링은 자체 윤활 기능이 없습니다. , 그러나 재료 특성은 강철에 비해 윤활 요구 사항을 크게 줄입니다.

가장 일반적인 세라믹 베어링 재료인 질화 규소(Si3N4)는 윤활제 의존도를 줄이는 몇 가지 특성을 가지고 있습니다.

• 표면 경도 1,400~1,600HV 베어링 강철의 경우 700-800 HV와 비교 - 한계 윤활 조건에서 접착 마모 감소
• 밀도 3.2g/cm³ 강철의 경우 7.8g/cm3 — 고속에서 궤도면에 더 낮은 원심력을 생성하여 더 얇은 윤활막이 분리를 유지할 수 있도록 합니다.
• 낮은 열팽창계수( 3.2 × 10⁻⁶/°C ) - 강철 베어링에서 윤활유를 짜내는 온도 변화로 인한 내부 틈새 변화를 줄입니다.
• 비자성 및 전기 비전도성 - 가변 주파수 드라이브 응용 분야에 사용되는 강철 베어링에서 발생하는 정전기 방전 윤활유 저하를 방지합니다.

실제로 전체 세라믹 베어링은 깨끗하고 낮은 부하 조건, 특히 회전당 접촉 시간이 매우 짧은 매우 빠른 속도에서 윤활 없이 짧은 기간 동안 견딜 수 있습니다. 그러나 지속적인 작동을 위해서는 점진적인 표면 피로를 방지하기 위해 최소한의 건조 필름이라도 윤활제가 필요합니다. 하이브리드 세라믹 베어링(세라믹 볼, 스틸 링)은 거의 항상 기존 윤활이 필요합니다.

기존 베어링에 윤활이 필요합니까?

예. 모든 기존 롤링 요소 베어링(볼 베어링, 원통형 롤러 베어링, 테이퍼 롤러 베어링, 니들 베어링)은 수명 내내 윤활이 필요합니다. 윤활유는 베어링 구조만으로는 복제할 수 없는 네 가지 기능을 수행합니다.

• 탄성유체역학적 필름 형성: 압력을 가한 필름 0.1~1.0미크론 하중이 가해진 전동면에서 전동체를 분리하여 금속 간 접촉을 방지합니다.
• 열 방출: 대형 베어링의 순환 오일은 구름 접촉과 케이지 끌림으로 인해 발생하는 열을 제거합니다. 이는 베어링 정격 동적 부하의 50% 이상에서 작동할 때 중요합니다.
• 부식 방지: 그리스와 오일은 접촉 표면의 습기를 대체합니다. 윤활이 없으면 베어링 강철은 습한 환경에서 몇 시간 내에 부식됩니다.
• 오염물질 배제: 베어링 구멍에 채워진 그리스는 삼체 마모를 유발할 수 있는 먼지 및 연마 입자에 대한 물리적 장벽을 만듭니다.

부적절한 윤활의 결과는 심각합니다. SKF와 NSK의 연구에 따르면 조기 롤링 베어링 고장의 36% 이상 윤활 문제는 수량 부족, 잘못된 윤활유 유형, 오염된 윤활유 또는 잘못된 재윤활 간격을 포함한 윤활 문제로 인해 발생합니다. 비교해 보면, 올바른 윤활로 인한 피로 파손은 현장 파손의 14%에 불과합니다.

자기 윤활 베어링 유형 비교

올바른 자기 윤활 베어링 유형을 선택하려면 작동 조건을 재료의 특정 성능에 맞춰야 합니다. 아래 표에는 주요 성능 매개변수가 요약되어 있습니다.

자가 윤활 베어링이 그리스 대체 베어링보다 성능이 뛰어난 경우

다음으로 전환하는 특정 운영 환경이 있습니다. 자기 윤활 베어링 기존의 그리스 베어링에 비해 측정 가능한 이점을 제공합니다.

• 진동 및 저속 회전 애플리케이션: 느린 진동 동작(1rpm 미만)에서 그리스 윤활 베어링은 유체 역학 필름을 생성하지 않으며 기껏해야 경계 윤활로 작동합니다. 고체 윤활제 베어링은 저속에서 마모 메커니즘 변화 없이 0.05~0.15의 마찰 계수에서 이러한 조건을 처리합니다.
• 세척 및 침수 환경: 식품 가공 라인, 세차 장비 및 해양 하드웨어는 베어링에 물이 유입되어 그리스를 희석시킵니다. 소결 폴리머 베어링과 흑연으로 막힌 청동은 이러한 고장 모드를 완전히 제거합니다.
• 고온 구역: 기존 그리스는 180°C 이상에서 성능이 저하됩니다. 합성 그리스는 이 온도를 약 260°C까지 확장합니다. 흑연으로 막힌 청동 베어링은 다음 온도에서 지속적으로 작동합니다. 최대 400°C 가마 자동차 바퀴, 컨베이어 롤러 및 유리 어닐링로 장비.
• 진공 및 클린룸 환경: 진공 상태에서 가스를 배출하여 광학 기기 및 반도체 장비를 오염시킵니다. PTFE 기반 드라이 필름 베어링은 증기압이 아래인 위성 메커니즘 및 전자 현미경 단계에서 표준입니다. 10⁻⁸파 필요합니다.
• 수명주기 비용 절감: 도시 정수장 베어링 교체 프로그램에 대한 연구에 따르면 게이트 밸브 부싱을 그리스 처리된 청동 베어링에서 흑연 함침 베어링으로 전환하면 유지 관리 인건비가 다음과 같이 절감되는 것으로 나타났습니다. 62% 분기별 재급유 작업을 제거하여 10년 이상 지속됩니다.

주요 선택 매개변수 및 일반적인 크기 조정 오류

베어링 압력(P, MPa)과 슬라이딩 속도(V, m/s)의 곱인 PV 값은 자가 윤활 플레인 베어링의 주요 선택 매개변수입니다. 모든 베어링 재료에는 윤활막이 유지될 수 없고 베어링 표면 온도가 파괴적인 수준까지 상승하는 최대 PV 등급이 있습니다.

현장에서 조기 자가 윤활 베어링 고장의 대부분을 차지하는 세 가지 크기 조정 오류는 다음과 같습니다.

• 피크 부하 조건에서 PV 한계 무시: PV = 0.10MPa·m/s 정격의 베어링은 정상 작동에 맞게 크기가 올바르게 조정될 수 있지만 해당 순간의 순간 PV를 확인하지 않으면 시동 또는 충격 부하 중에 실패합니다. 최대 PV 값은 왕복동 기계의 정상 상태 값의 3~5배일 수 있습니다.
• 잘못된 샤프트 표면 마감 사양: 자기 윤활 베어링 require a shaft roughness of Ra 0.4~0.8미크론 최적의 전사필름 형성을 위한 Ra 0.2 미크론 미만으로 연마된 샤프트는 PTFE 또는 흑연을 고정할 만큼 충분한 돌기 질감을 제공하지 못하여 필름 형성이 지연되고 초기 마모가 증가합니다. Ra 1.6 마이크론보다 거친 샤프트는 필름이 형성되기 전에 베어링 표면을 마모시킵니다.
• 클리어런스에 대한 열팽창 효과를 과소평가: 폴리머 베어링은 강철 하우징보다 열팽창 계수가 5~10배 더 높습니다. 20°C에서 직경 틈새가 0.05mm인 PEEK 베어링은 설계 단계에서 하우징 대 베어링 직경 비율과 재료 조합이 올바르게 계산되지 않으면 150°C에서 틈새 또는 간섭이 0이 될 수 있습니다.