베어링 기초지식
“기계산업의 쌀“이라고 불리는 베어링은 기계를 사용하는 거의 모든 산업에 중요한 기여를 해왔습니다. NSK는 베어링 제조 전문업체로서, 베어링 분야에 독보적 기술을 기반으로 전세계에 베어링 및 관련제품을 공급하고 있습니다.
베어링은 우리의 가까운 곳에서 놀랄 만큼 많이 사용되고 있습니다.
예를 들어, 자동차는 100 ~ 150 개 이상의 베어링을 사용하고 있습니다. 만약 베어링이 없으면, 변속기 기어가 서로 맞물리지 않게 되고, 자동차는 부드럽게 달릴 수 없습니다.
또한 베어링은 차량뿐만 아니라 철도와 비행기, 세탁기, 냉장고, 에어컨, 진공 청소기, 복사기, 컴퓨터, 심지어 먼 우주의 인공 위성까지, 모든 기계에 사용되고 있습니다. 그러나 베어링은 기계 안쪽 등 눈에 보이지 않는 위치에 매우 엄격한 조건 하에서 묵묵히 구동되고 있기 때문에, 평소 우리가 베어링을 볼 기회는 좀처럼 없습니다. 베어링은 기계가 안정적인 능력을 발휘하기 위한 필수적인 부품입니다.
다음 사진은 베어링의 가장 기본적인 형태 입니다.
일반적인 구름 베어링은 외륜, 내륜, 전동체 및 케이지로 구성되며 간단한 구조로 함께 배열됩니다.
베어링의 역할은 주로 "기계의 마찰을 감소하는 작용"입니다.
베어링이 마찰을 감소시켜서 얻는 기계적 장점은 다음의 3가지가 있습니다.
1. 마찰을 감소시켜 기계의 작동 효율이 향상된다.
2. 움직이는 기계부품의 위치를 고정한다
3. 마찰열에 의한 변형을 방지하여 기계의 고장을 없앤다.
베어링은 기계적인 부분의 마찰을 줄이고, 기계의 성능을 최대한으로 발휘하게 함으로써, 에너지 절약에 기여하고 있습니다.기본적으로 베어링은 지구 환경보호에 기여하는 장치입니다.
베어링은 기원전 800년경으로 거슬러 올라가는 고대 메소포타미아의 건설 사례와 함께 역사를 통해 인간에게 알려진 개념인 롤링 및 슬라이딩 운동의 원칙에 따라 작동합니다.
훨씬 후, 르네상스의 유명한 천재 레오나르도 다빈치(Leonardo da Vinci)는 현대 구름 베어링에 사용되는 것과 매우 유사한 구조에 대한 아이디어를 생각해 냈습니다. 18세기 산업 혁명에서 탄생한 기계 기반 문명은 현대 베어링의 급속한 발전을 이끌었습니다.
1916년에, NSK는 일본에 있는 방위의 첫번째 전문가 생산을 시작했습니다; 그러나 제2차 세계대전이 끝나고 나서야 비로소 일본의 베어링 기술이 크게 발전했습니다. 1955년은 자가용 자동차와 세탁기, 냉장고, 에어컨 등의 가전제품에 대한 수요가 증가하기 시작한 해입니다.
이러한 환경에서 일본 소비자들은 가전제품이 조용해야 한다고 주장했습니다. 그러나 일본 이외의 베어링 제조업체들은 소음 제어에 그다지 중점을 두지 않았기 때문에 일본 제조업체들은 세계에서 가장 조용한 베어링을 개발하기 위한 연구 개발에 매진하여 노하우를 쌓아 나갔습니다. 그 후, 정숙성으로 유명한 일본 베어링은 미국과 유럽으로 수출되었으며, 지속적인 개발로 내구성과 신뢰성이 크게 향상되었습니다. 최근에는 베어링 사양이 국제 ISO 표준에 따라 표준화되었습니다.
오늘날 일본산 베어링은 높은 성능과 고품질로 전 세계적으로 찬사를 받고 있습니다. 일본에서는 연간 약 30억 개의 베어링이 생산되고 있으며, 그 중 40% 이상이 자동차용이라고 합니다. 거의 30%가 수출됩니다.
베어링은 전 세계적으로 지속적으로 개발 및 개선되고 있으며, 변화하는 요구에 대응하여 마찰을 더욱 줄이는 데 중점을 둔 연구가 진행되고 있습니다. NSK 및 기타 베어링 제조업체는 다음을 목표로 하는 집중적인 R&D 노력을 계속하고 있습니다.
- 무게 줄이기
- 베어링을 더욱 컴팩트하게 만들기
- 수명 연장
- 에너지 절약 및
- 환경 영향 감소
기계라고 할 수 있는 모든 것은 항상 어느 정도 용량의 베어링을 통합합니다. 베어링은 매우 다양한 요구 사항을 충족해야 하며 변화하는 요구 사항과 새로운 응용 분야를 충족하기 위해 지속적으로 발전하고 있습니다.
속도 및 정밀도: 400,000 RPM 마이크로 베어링
치과 드릴은 초고속으로 회전할 수 있는 특수 베어링을 사용합니다. 이 에어 터빈 핸드피스는 내경 3mm, 외경 6mm, 폭 2mm가 조금 넘는 초고정밀 베어링을 사용하지만 더 작은 베어링도 있습니다.
이 베어링은 분당 400,000회 회전의 놀라운 속도를 지원합니다. 이 초고속과 매우 정확한 회전은 핸드피스의 진동을 거의 제거하여 안전하고 편안한 치료를 보장합니다.
마이크로에서 대규모까지—베어링은 모든 크기로 제공됩니다.
베어링의 치수는 매우 다양합니다: 세계에서 가장 작은 소형 베어링은 초소형 모터에 사용하기 위해 내경 0.6mm, 외경 2mm, 너비 0.8mm를 가지고 있습니다.
다른 극단에는 외경이 6미터이고 무게가 15톤이 넘는 거대한 베어링이 있습니다. 이 거대한 부품은 도버 해협에서 프랑스와 영국을 연결하는 채널 터널과 같은 터널을 굴착하기 위한 거대한 보링 머신에 사용됩니다.
베어링은 우리를 안전하게 솟아오르게 합니다.
베어링은 국제 여객기의 V2500 제트 엔진의 주축에도 사용됩니다. 이 베어링의 구름 요소는 580km/h에 해당하는 초당 160미터의 속도로 움직입니다. 다음에 비행기를 탈 때는 편안히 앉아서 고성능, 고속 베어링이 어떻게 제트 엔진의 빠르고 강력하며 확장된 작동을 유지하는지 경탄할 수 있습니다.
나노미터 수준의 정확도
기계의 정확도는 내부 베어링의 회전 정확도에 의해 결정된다고 해도 과언이 아닙니다. 베어링은 회전축의 각 끝을 지지합니다. 해당 축의 중심에서 과도한 런아웃이 있으면 기계가 고성능으로 작동할 것으로 기대할 수 없습니다.
초고정밀 베어링은 이러한 오류를 나노미터 수준으로 제한할 수 있습니다(참고로 1nm는 10억분의 1미터와 같습니다!) PC 하드 디스크 드라이브에서 중심축의 편향은 초고정밀 베어링 덕분에 100nm 미만으로 유지됩니다. 이 높은 수준의 정밀도는 제조 중 롤링 요소의 정확도에 대한 엄격한 통제에 의해 결정됩니다.
우주에서도 입증된 성능
베어링은 우주 개발에도 필수적입니다. 일기 예보, TV 방송 및 자동차 내비게이션 시스템의 데이터는 모두 지구 궤도를 도는 위성에서 우리에게 옵니다. 각 위성에는 초고정밀 베어링의 도움으로 올바른 위치와 방향을 유지하는 플라이휠로 알려진 장비가 있습니다. 이러한 베어링은 15년 이상 우주에서 부지런히 회전해 왔습니다!
극한의 온도를 견디는 성능
영하 253°C의 액체 수소에서 부드럽게 회전하는 우주 로켓의 액체 연료 펌프에 사용되는 베어링은 상상할 수 있는 가장 낮은 온도에 직면합니다. 다른 극단적인 경우, CT 스캐너 및 기타 의료 장비의 고성능 베어링은 강한 열에 직면합니다. X선이 발생하고 온도가 300-500°C에 이르는 진공관 안에서도 베어링은 계속 회전하여 건강을 유지하는 데 도움이 됩니다.
움직이는 모든 기계에서 매우 큰 역할을 하기 때문에 베어링의 발전은 결국 전 세계에 큰 영향을 미치게 됩니다. 베어링 엔지니어가 노력을 기울이고 있는 몇 가지 주요 영역을 살펴보겠습니다.
더 큰 에너지 절약
기계가 작을수록 구성 요소도 작아집니다. 이러한 다운사이징은 약간의 마찰이라도 고장으로 이어질 수 있기 때문에 정밀도에 대한 요구가 더 높습니다. 더욱이, 가장 컴팩트한 장비의 총 에너지 소비량은 전 세계적으로 볼 때 엄청납니다. 더 큰 에너지 절약을 위해 NSK는 베어링과의 마찰을 줄일 수 있는 더 나은 방법을 계속 찾고 있습니다.
더 깨끗한 자격 증명
베어링 정제 기술은 마찰을 개선하기 위한 개선이 장비에서 사용하는 에너지를 줄이는 데 도움이 되기 때문에 환경에 도움이 됩니다. 예를 들어, 차량에서 마찰이 적은 소형 베어링은 차량 무게를 줄이고 원활한 작동을 보장하는 동시에 CO2 배출량을 줄여 연비를 향상시킬 수 있습니다. 또한 대부분의 베어링은 유해한 화학 물질이 없는 강철로 만들어집니다. 베어링 강은 새로운 재료로 재활용할 수 있으며 베어링 자체는 재활용 및 재사용을 위한 훌륭한 후보입니다.
더 높은 편안함
기계는 기능을 수행하는 것 외에도 쾌적하게 사용할 수 있어야 하고 환경에도 안전해야 합니다. 오랫동안 생산에 초점이 맞춰져 있었지만 개인이 보다 만족스러운 삶을 즐길 수 있도록 돕고 교육, 의료 서비스, 복지 및 엔터테인먼트를 통해 사회에 기여하는 장비를 우선시하는 방향으로 요구가 바뀌고 있습니다. 이러한 새로운 역할과 기능에 사용하기 위해 베어링의 적응성을 개선하기 위한 작업이 진행 중입니다.
NSK는 사람과 지구를 위해 이러한 주제에 대한 R&D 노력을 계속 연마하고 있습니다. 모든 유형의 베어링 제조업체로서 100년 이상의 경험을 바탕으로 NSK는 현재와 미래에 새로운 베어링 기술 및 응용 분야의 최전선에 서기 위해 계속 노력하고 있습니다.