KR910006195B1 - 로울러 베어링의 전동체 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

로울러 베어링의 전동체

제1도는 로울러 베어링의 제1의 예를 예시하는 니들베어링 단면도.

제2도는 수명시험에 사용한 니들베어링의 단면도.

제3도는 시험베어링에 있어서의 전동체의 마무리면 상황을 예시하는 개략도.

제4도는 시험장치의 개략도.

제5도 내지 제7도는 전동체 수명시험의 결과를 나타내는 도면.

제8도는 유막 파라미터와 유막 형성률을 나타내는 관계도.

제9도와 제10도는 유막 형성률을 나타내는 그래프.

제11도는 로울러 베어링의 제2의 예를 예시하는 원추로울러 베어링의 단면도.

제12도와 제13도는 종래의 원추로울러 베어링과 본 발명의 원추로울러 베어링의 회전토오크의 측정결과를 표시하는 그래프.

제14도는 로울러 베어링의 제3의 예를 도시하는 원통형 로울러 베어링의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 로울러베어링 2, 12 : 전동체

2a : 미소거칠은면 3, 13 : 외륜

4 : 상대축 5 : 유지기

14 : 내륜

본 발명은 로울러 베어링의 전동체, 더 상세하게는 상대면이 거칠은면이든지 마무리가 양호한 면이든지 관계없이 긴 수명을 보이는 로울러 베어링의 전동체에 관한 것이다.

로울러 베어링에 있어서의 전동체의 전동수명은, 전동면의 표면 거칠음이 중요한 인자라는 것은 잘 알려져 있으며, 종래, 전동면의 마무리를 될 수 있는대로 매끈한 면으로 하는 것이 좋다고 생각되고 있었으나, 베어링의 전동피로 수명을 향상 시키기 위한 시행착오를 거듭하는 가운데서, 전동면의 마무리를 좋게 하지 않더라도 긴 수명에 효과가 있다는 것을 발견하였다.

상기와 같은 전동체는 전동면을 Rmax0.3-0.8μm의 랜덤한 찰과상의 거칠은면으로 형성한 구조이고, 긴 수명의 효과를 발휘할 수 있으나, 마무리면이 좋은 상대에 대해서는 유막형성이 불충분하고, 축의 마모나 축의 필링(feeling) 손상이 발생하는 경우가 있으며, 상대축의 마무리조건에 대하여 사용할 수 있는 범위가 좁다는 점에서 개선의 필요성이 발견되었다.

그래서, 본 발명은 전동체에 있어서의 전동면이 면거칠기의 평가를 축방향 뿐이 아니라 회전방향으로도 착안하여 축방향과 원주방향의 표면거칠기를 일정범위로 억제하는 것으로서 유막형성이 유리하게 행해지고, 상대면의 면거칠기의 양호 및 불량 어느쪽에도 대응될 수 있는 긴 수명의 로울러 베어링의 전동체를 제공하는 것이 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 진정체의 표면에 독립된 미소한 오목형상의 홈을 무수히 랜덤하게 형성하고, 전동체 표면의 면거칠기를 축방향과 원주방향의 각각을 구하여 파라미터 RMS로 표시했을 때 축방향 면거칠기 RMS(L)와 원주방향 면거칠기RMS(C)와의 비 RMS(C)가 0.8 이하가되고, 아울러 표면거칠기의 파라미터 SK값이 축방향 및 원주방향의 어느 쪽이나 -2.0 이하가 되도록 구성한 것이다. 전동체의 표면을 랜덤한 미고거칠은 면으로 형성하고, 이 미소거칠은 면의 마무리면 거칠기 파라미터 RMS를 축방향(L), 원주방향(C)으로 구하고 그 비 RMS(L)/(RMS)(C)를 0.8 이하로 하고, 아울러 파라미터 SK값을 축방향, 원주방향, 모두 -2.0 이하로 했으므로 전동면의 유막 형성률이 향상되고, 상대면의 면거칠기의 여하에 관계없이 상대면에 필링손상이나 마모의 발생이 없고 긴 수명을 얻을 수가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 입각하여 설명한다.

제1도에 예시한 로울러 베어링(1)의 제1의 예는 원통로울러 전동체(2)를 외륜(3)에 조립한 니들베어링을 예시하고 있으며, 전동체(2)로 상대축(4)을 지지하도록 되어 있다.

제1의 예에 있어서, 상기 전동체(2)는 표면이 랜덤한 방향의 미소거칠은면(2a)으로 형성되고, 이 미소 거칠은면(2a)은 면거칠기를 전동체(2)의 축방향과 원주방향의 각각을 구하여 파라미터 RMS로 표시했을때 축방향 면거칠기 RMS(S)과 원주방향 면거칠기 RMS(C)의 비 RMS(L)/RMS(C)를 0.8 이하로 함과 동시에 표면거칠기의 파라미터 SK값이 축방향, 원주방향 모두 -0.2 이하가 되어 있다.

상기와 같은 전동면의 거칠은면 조건을 얻기 위한 표면가공처리는 특수한 배럴연마에 의해 바람직한 마무리면을 얻을 수가 있다.

상기 파라미터 SK값이란, 표면거칠기의 분포곡선의 왜곡도(SKEWNESS)를 가르키며, 가우스 분포와 같은 대칭형분포는 SK값이 0이 되지만 파리미터 SK값을 원주방향, 축방향 모두 -2.0 이하로 한 설정값은 표면오목부의 형상, 분포가 가공조건에 의해 유막형성에 유리한 범위이다.

다음에, 전동체 표면에 마무리면이 상이한 표면처리를 실시한 복수종류의 니들베어링을 제작하여 상대축의 면거칠기를 바꾸어 수명시험을 행한 결과에 대하여 설명한다.

수명시험에 사용한 니들베어링은 제2도에 예시한 바와 같이 외경 Dr=38mm, 내경 Dr=28mm, 전동체(2)의 직경D=5mm, 길이(L)=13mm로, 14개의 전동체를 사용한 유지기(5) 달린 베어링이다.

시험 베어링은 전동체의 표면거칠기 마무리가 상이한 3종류를 제작하였다. 각 시험베어링의 표면마무리 면거칠기 파라미터 RMS에서의 특성값을 표 1에, 각 시험베어링의 가공종류를 표 2에 표시함과 동시에 각 시험베어링의 전동체에 있어서의 마무리면 상황을 제3도에 비교하여 예시하였다.

[표 1]

[표 2]

제3A도 내지 3C도는 각 시험편에 있어서의 전동체의 마무리면의 상황을 예시하고 있다.

또, 사용한 시험장치는 제4도에 개략도로 예시한 바와 같은 레이디얼 하중시험기(11)를 사용하고, 회전축(12)의 양측에 시험 베어링(1)을 부착하고 회전과 하중을 부여하여 위치시험을 행하는 것이다.

시험에 사용한 인너레이스(상대축)의 마무리는 연삭마무리의 Rmax 0.4 -4μm이다. 아우터레이스(외륜)는 Rmax 1.6μm으로 어느 경우나 공통이다.

또 시험조건은 이하와 같다.

베어링 레이디얼하중 1465kgf

회전수 3050rpm

윤활유 터빈유(시험조건으로 10cst)

상기 조건으로 각 시험베어링에 대하여 행한 전동체 수명시험의 각 상대면마다의 결과를 제5도 내지 제7도에 예시한다.

상기와 같은 시험결과로서 분명한 바와 같이 이 발명의 시험베어링 C는 상대축 면거칠기의 여하에 관계없이 모두 긴 수명을 나타내며 특히 Rmax 2μm, 4μm에서는 그 효과가 매우 컸었다.

또, 위 마무리면과 거칠은면의 전동일 때, 위 마무리면쪽으로 필링손상이 보이는 경우가 많으나 본 발명의 시험베어링 C에서는 보이지 않았다.

다음에, 상기 시험조건하에 있어서, 상대축과의 조합에 의한 그루빈(Grubin)의 식에 의거한 유막 파라미터 A의 계산치를 표 3에 표시한다.

여기에서, A는 유막 파라미터 값, σ₁및 σ₂는 RMS값, h₀=유막층의 두께이다.

[표 3]

계산결과 유막 파라미터 A는 상대축 면거칠기에 의해 크게 좌우되며, 2μm에서는 0.91-1.30의 범위이다.

일반적으로 유막 파라미터와 유막 형성률에는 제8도에 예시하는 관계가 있으며, 수명의 관점으로도 유막 파라미터는 큰쪽이 좋다고 일컬어지고 있으나 수명시험결과로도 분명한 바와 같이 일률적으로 A만으로는 설명할 수 없다.

제8도에 있어서, X영역은 표면손상이 일어나는 영역이고, Y영역은 베어링이 보통 사용되는 영역이며, Z영역은 수명이 증가하려는 영역을 각각 나타낸다.

전동체 마무리면의 유막형성 상황의 확인 및 내필링성에 대하여, 2원통의 시험기를 사용하여 자유회전 조건하에서 본 발명 시험베어링 C및 시험베어링 A와 동일한 표면상태의 시험편을 사용하여 가속필링시험을 행하였다. 유막형성 상황의 확인은 직류통전방식에 의해 행하였다.

시험조건

최대 접촉면압 227kgf/㎟

주속(周速) 4.2m/sec(2000rpm)

윤활유 터빈유(시험조건으로 10cst)

반복부하회수 4.8×10⁵(4hr)

이 시험에 의한 유막의 형성률은 제9도와 제10도에 예시하는 바와 같으며, 본 발명 시험베어링 C의 마무리면의 유막 형성률은 시험베어링 A에 비교하여 운전개시시에서 20%정도 유막 형성률이 향상하였다.

또, 반복부하회수 1.2×10⁵로 거의 완전하게 유막을 형성한다는 것이 확인되었다.

그리고, 시험베어링 A의 마무리면에서는 길이 0.1㎜정도의 필링의 발생 및 진전이 다수 확인되는 데 반해 본 발명 시험 베어링 C 의 마무리면에서는 손상이 확인되지 않았다.

다음에, 제11도에 예시하는 로울러 베어링(1)의 제2의 예는 원추로울러 전동체(12)를 외륜(13)과 내륜(14) 사이에 조립한 원추로울러 베어링을 예시하고 있다.

이 제2의 예인, 원추로울러 베어링은 원추로울러 전동체(12)의 표면을 제1의 예에서 예시한 니들베어링에 있어서의 전동체(2)와 마찬가지의 랜덤한 방향의 미소거칠은면(2a)으로 형성하고, 외륜(13) 및 내륜(14)의 전동면이 표준연삭마무리로 되어 있다.

제2의 예인 원추로울러 베어링에 있어서 유막형성 상황을 확인하기 위하여 표준연삭마무리 전동체를 사용한 원추로울러 베어링(상기 시험베어링 A에 해당)과 랜덤한 미소거칠은면으로 마무리한 진동체를 사용한 본 발명의 원추 로울러 베어링(상기 시험베어링 C에 해당)을 준비하고, 2원통의 시험기를 사용하여 상기 제1의 예와 마찬가지 조건으로 가속필링시험을 행하였다.

이 시험에 의한 양 원추로울러 베어링의 유막 형성률은 제9도와 제10도에 예시한 결과와 마찬가지이고, 또 필링의 발생에 대해서도 제1의 예와 마찬가지였다.

이 시험에 의한 양 원추로울러 베어링의 유막 형성률은 제9도와 제10도에 예시한 결과와 마찬가지이고, 또 필링의 발생에 대해서도 제1으 예와 마찬가지였다.

제12도와 제13도는 상기 시험베어링 A와 C를 사용하여 행한 베어링 회전토오크의 측정결과를 예시하고 있다.

또, 본 발명 시험베어링 C에 있어서의 원추로울러 전동체(12)는 내륜(14)의 칼날(14a)에 접촉하는 대경단면(12a)을 포함하는 외면 전체에 랜덤한 미소거칠은면이 형성되어 있다.

제12도와 제13도로부터 분명한 바와 같이 본 발명의 원추로울러 베어링은 종래의 표준베어링에 비해 회전토오크는 30%정도 저하된다.

특히, 유막이 형성되기 어려운 저속, 대하중 영역에서 효과가 크다.

또 제14도는 로울러 베어링(1)의 제3의 예인 원통로울러 베어링을 예시하고 있으며, 외륜(23)과 내륜(24) 사이에 조립한 원통로울러 전동체(22)의 표면을 랜덤한 방향의 미소거칠은면(2a)으로 형성하고, 외륜(23) 및 내륜(24)의 전동면이 표준연삭마무리로 되어 있다.

이 원통로울러 베어링에 있어서도 원통로울러 전동체(22)는 외륜(23)의 칼날(23a)에 접촉하는 양단면(22a)을 포함한 외면 전체가 랜덤한 미소거칠은면으로 형성되고, 시험을 행한 결과는 제2의 예인 원추로울러 베어링과 꼭 같았다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 전동체의 표면을 랜덤한 미소거칠은면으로 형성하고, 이 미소거칠은면의 축방향 및 원주방향의 거칠기를 일정범위로 억제하도록 하였으므로 전동면의 유막형성에 유리해지고, 상대면이 거칠은면이든지 마무리면이 좋은 상대에 대해서도 긴 수명을 얻을 수 있으며, 상대면의 마모나 필링손상이 없다고 하는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 전동체의 표면에 독립된 미소한 오목형상의 홈을 무수히 랜덤하게 형성하고, 전동체 표면의 면거칠기를 축방향과 원주방향의 각각을 구하여 파라미터 RMS로 표시했을 때, 축방향 면거칠기 RMS(L)와 원주방향 면거칠기 RMS(C)와의 비 RMS(L)/RMS(C)가 0.8 이하로 되고, 아울러 표면거칠기의 파라미터 SK값이 축방향 및 원주방향의 어느쪽도 -2.0 이하가 되도록 한 로울러 베어링의 전동체.

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