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케이지의 영향에 따른 깊은 홈 볼 베어링의 마찰 토크 특성 연구
김강석(K. S. Kim),이경구(K. K. Lee),추동균(D. G. Choo),안희훈(H. H. An),도정호(J. H. Do),이득우(D. W. Lee) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
구름 베어링은 축과 하우징에 장착되어 회전하는 기계장치를 지지하는 기계요소로써 내륜, 외륜, 전동체, 리테이너(케이지), 그리고 밀봉 장치(시일 혹은 시일드)로 구성되어 있다. 깊은 홈 볼 베어링은 볼이 일정한 간격으로 배열되어 있고, 금속 혹은 플라스틱 재질의 케이지가 이 간격을 유지시켜주는 역할을 하고 있다. 일반적으로 베어링의 마찰 토크에 영향을 미치는 주요한 인자는 베어링에 작용하는 하중에 의한 구름 마찰과 베어링의 운전 속도에 의한 미끄럼 마찰이 지배적이다. 그 외에도 윤활제에 의한 교반 저항 및 시일에 의한 마찰, 케이지의 운동 등이 영향을 미치지만, 이러한 인자들에 의한 마찰 토크는 상대적으로 미미하다. 하지만 최근 모터에 적용되는 깊은 홈 볼 베어링에 작용하는 마찰 토크는 부하 하중이 크지 않아서 하중에 의한 구름 마찰의 영향은 미미하며, 운전 속도에 의한 미끄럼 마찰의 영향이 크게 작용한다. 게다가 전동체와 궤도가 점 접촉을 하며 구동을 하므로 마찰 토크의 값이 크지 않아 윤활제에 의한 교반 저항 및 케이지의 운동 등이 마찰 토크의 특성에 영향을 미치는 경우가 있다. 최근에는 해석 기술의 발달로 베어링의 설계 단계에서 다양한 인자들을 고려하여 마찰 토크의 특성을 예측할 수 있게 되었다. 본 연구에서는 케이지의 형상이나 재질에 따른 동적 거동을 분석하여 베어링의 마찰 토크 특성에 미치는 영향을 살펴보았으며, 이를 실험과 비교하여 깊은 홈 볼 베어링의 마찰 특성에 미치는 영향을 비교, 검토하였다.