끼워맞춤과 클리어런스

1. 끼워맞춤의 중요성

구름베어링이 적은 간섭량으로 축에 설치되어, 내륜에 하중을 받아 회전하면, 내축과 축과의 사이에서 원주방향 으로 유해한 미끄럼을 일으키는 경우가 있다. 크리이프(Creep)라고 불리우는 궤도륜의 이러한 미끄럼현상은 끼워 맞춤면에 간섭량이 부족한 경우, 하중점이 원주방향으로 이동함으로써 궤도륜이 축 또는 하우징에 대해서 원주 방향으로 위치가 벗어나는 현상이다. 크리이프가 한번 발생하면, 끼워맞춤면은 현저하게 마모되어, 축 또는 하우징을 손상시키는 경우가 많다. 또 베어링내부에, 마모분이 침입하기도 해서 이상발열 진동등의 원인이 되는 경우도 있다. 따라서 보통 베어링의 끼워맞춤에 있어서는, 하중을 받아 하우징에 고정시키고, 운전중의 크리이프를 방지하는 것이 중요하다. 이 크리이프는 베어링을 축방향으로 체결한 것만으로는 방지할 수 없는 경우도 많다. 단, 정지하중을 받는 궤도륜에는 일반적으로 간섭량을 주지 않아도 좋다. 또 사용조건 또는 설치.해체의 난이도에 따라서는, 내륜, 외륜에 간섭량을 주지 않고 끼워맞춤을 하는 경우도 있다.

2. 끼워맞춤의 선정

1) 하중의 성질과 끼워맞춤
끼워맞춤의 선정은, 베어링에 걸리는 하중방향과, 내륜.외륜의 회전상태에 따라 결정된다.

하중의 방향	베어링의 회전		하중조건	끼워맞춤
	내륜	외륜		내륜	외륜
	회전	정지	내륜회전하중 외륜정지하중	억지끼워맞춤	헐거운 끼움맞춤
	정지	회전
	정지	회전	외륜회전하중 내륜정지하중	헐거운 끼워맞춤	억지끼워맞춤
	회전	정지
하중방향이 변동 되거나, 불균형하중이 있는 등, 하중방향이 일정하지 않은 경우	회전 / 정지	회전 / 정지	방향부정하중	억지끼워맞춤	억지끼워맞춤

2) 하중의 크기와 간섭량
내륜의 간섭량은, 레이디얼하중이 걸리면 감소된다. 내륜의 간섭량의 감소량은,

따라서 하중에 대한 유효간섭량은 식에서 구해진 값보다 크게 할 필요가 있다.레이디얼하중이 기본정정격하중의 20%를 넘는 중하중의 경우에는 간섭량이 부족해지는 경우가 있으며 이 경우에는 하기식에 의해 필요한 최소 간섭량을 구한다.

(3) 베어링과 축 및 하우징과의 온도차에 의한 간섭량의 변화
베어링 내륜의 끼워맞춤면의 간섭량은 운전중에 있어서의 베어링의 온도상승에 의해서 감소된다. 지금, 베어링 내부의 온도와 하우징 주위의 온도와의 온도차를 라고 하면, 축을 적극적으로 냉각시킬 경우 축과 내륜과의 끼워맞춤면의 온도차는 대략(0.1~0.15) 라고 가정할 수 있다. 따라서 이 온도차에 의한 내륜의 간섭량의 감소량은,

또, 외륜과 하우징과의 사이에서는, 양자의 온도차 및 팽창계수의 차에 따라서는 역으로 간섭량이 증가하는 경우도 있다.

(4) 유효간섭량과 끼워맞춤면의 가공정밀도
끼워맞춤면의 요철은, 끼워맞춤 작업시 눌리어지므로 유효간섭량은 겉보기 간섭량보다 작아진다. 이 겉보기간섭량의 감소량은, 끼워맞춤면의 거칠기정도에 따라 다르지만, 일반적으로 유효간섭량은,

(5) 끼워맞춤에 의한 응력과 궤도륜의 팽창.수축
간섭량을 주어 베어링을 축 또는 하우징에 설치하면, 궤도륜은 팽창 또는 수축하여, 응력이 발생한다. 간섭량이 지나치게 크면, 궤도륜이 파손되는 경우가 있으므로, 기준치로서 간섭량의 최대를 축경의 7/10000이하로 하는 것이 안전하다.

3. 추천끼워맞춤

용도에 맞는 끼워맞춤을 선정하려면, 베어링하중의 성질, 크기, 온도조건, 베어링의 설치.해체등이 모든 조건을 고려해야만 한다.

하우징이 박육인 경우, 또는 중공축에 베어링을 설치하는 경우에는 보통보다 간섭량을 크게 할 필요가 있다. 분리형 하우징은, 때때로 베어링의 외륜을 변형시키는 경우가 있으므로 외륜을 억지끼워맞춤을 할 필요가 있을 경우에는 분리형 하우징의 채용을 피하는 편이 좋다. 또 진동이 큰 사용조건에서는 내륜.외륜을 억지끼워맞춤(tight fitting)으로 한다.

요구성능,사용조건	용 도 예	베어링용도 등급의 적용
베어링의 마찰과 그 변동이 적은것이 요구되는경우	Gyroscope Gimbals Servomachanisms Potentiometric Controllers	CLASS 7P,P4 CLASS 7P,CLASS 5P CLASS 7P

조건		적용예 (참고)	축경(mm)			축의 공차범위 클래스	비고
조건		적용예 (참고)	볼베어링	원통 로울러 베어링 테이퍼 로울러 베어링	자동조심 로울러 베어링	축의 공차범위 클래스	비고
원통구멍베어링과 축
외륜회전하중	내륜이 축상을 용이하게 움직일 필요가 있다.	정지축의 차륜	모든 축경에 적용			g6	정밀을 요하는 경우에는 g5, h6을 사용한다. 대형베어링인 경우, 베어링이 용이하게 이동할 수 있도록 f6이라도 좋다.
외륜회전하중	내륜이 축상을 용이하게 움직일 필요가 없다.	텐션풀리 귄선기	모든 축경에 적용			h6
내륜회전하중 또는 방향부정하중	경하중또는 변동하중 (0.06Cr이하의 하중)	가전기구 펌프 송풍기 운반차 정밀기계 공작기계	18이하	-	-	js5	정도를 요하는 부분에는 5급을 쓰고, 베어링도 고정도의 것을 사용한다. 또 내경 18mm이하의 고정도볼베어링에는 h5를 사용한다.
			18~100	40이하	-	js6(j6)
			100~200	40~140	-	k6
			-	140~200	-	m6
	보통하중 (0.06~0.13 Cr의 하중)	일반적베어링응용 중대형전동기 터빈, 펌프 엔진의주베어링치차운동장치 목공기계	18이하	-	-	js5~6(j5~6)	단열테이퍼로울러베어링 및 단열앵귤러 볼베어링의 경우에는 k5, m5 대신에 k6, m6을 사용할 수 있다.
			18~100	40이하	40이하	k5~6
			100~140	40~100	40~65	m5~6
			140~200	100~140	65~100	m6
			200~280	140~200	100~140	n6
			-	200~400	140~280	p6
			-	-	280~500	r6
			-	-	500초과	r7
	중하중 또는 각형하중 (0.13Cr를 넘는 하중)	철도차량 산업차량 전차의주전동기 건설기계 분쇄기	-	50~140	50~100	n6	CN클리어런스보다 큰 클리어런스의 베어링을 필요로 한다.
			-	140~200	100~140	p6
			-	200초과	140~200	r6
			-	-	200~500	r7
축방향 하중만 작용		각종베어링의 사용부위	전 축 경			js6(j6)	-
테이퍼구멍베어링(슬리이브 부착)과 축
각각의 하중 조건		일반적베어링부위 철도차량	모든 축경에서 적용			h9/IT5	IT5, IT7축의 형상편차(진원도, 원통도)가 각각 IT5, IT7의 공차범위 권내에 있어야만 하는 것을 나타낸다.
각각의 하중 조건		전동축 목공기계주축	모든 축경에서 적용			h10/IT7

표 1. 레이디얼 베어링의 축과의 끼워맞춤

조 건		적용예(참고)	축 경(mm)	축의 공차범위 클래스	비 고
축방향 하중만 작용		선반주축	모든 축경에 적용	h6또는 js6(j6)	-
합성하중 (스러스트자동조심로울러베어링)	내륜정지하중	분쇄기	모든 축경에 적용	js6(j6)
	내륜회전하중 또는 방향부정하중	펄프정제기 사 출 기	200이하	k6
			200~400	m6
			400초과	n6

표 2. 스러스트 베어링의 축과의 끼워맞춤

조건			적용예(참고)	하우징구멍의 공차범위클래스	외륜의 이동	비 고
일체형하우징	외륜회전하중	박육하우징에 중하중 큰 충격하중	자동차HUB베어링(로울러) 크레인의 주행차륜	P7	외륜은 축방향으로 이동할 수 없다.	-
		보통하중 중하중	자동차 HUB베어링(볼) 진동 스크린 편심축	N7
		경하중 변동하중	콘베어로울러 활차 텐션풀리	M7
	방향부정하중	큰 충격하중	전차의주전동기	M7
		보통하중 중하중	펌프 크랭크축의 주베어링 중.대형전동기	K7	외륜은 원칙적으로, 축방향으로 이동할 수 없다.	외륜이 축방향으로 이동할 필요가 없는 경우
일체형 또는 분리형하우징		보통하중 경하중	펌프 크랭크축의 주베어링 중.대형전동기	JS6(J7)	외륜은 액셜방향으로 용이하게 이동할 수 있다.	외륜이 축방향으로 이동이 필요한 경우
	내륜회전하중	모든하중	일반적인 베어링부위 철도차량의 하우징	H7	외륜은 액셜방향으로 용이하게 이동할 수 있다.	-
		보통하중 경하중	플러머블록	H8
		축과 내륜이 고온이 되는 경우	제지용 건조기	G7
일체형하우징		보통하중, 경하중에서 특히 정밀회전을 필요로 하는 경우	연삭스핀들의 후면 볼베어링 고속원심압축기의자유측베어링	JS6(J6)	외륜은 액셜방향으로 이동할 수 있다.	-
	방향부정하중	보통하중, 경하중에서 특히 정밀회전을 필요로 하는 경우	연삭스핀들의 전면볼베어링 고속원심압축기의고정측베어링	K6	외륜은 원칙적으로 축방향으로 고정된다.	하중이 큰 경우에는 K보다 간섭량이 큰 끼워맞춤을 적용한다. 특히 높은 정도가 요구되는 경우에는 더욱 작은 허용차를 용도마다 적용해서 끼워맞춤을 실시한다.
	내륜회전하중	변동하중이고, 특히 정밀한 회전과 큰 강성을 요구하는 경우	공작기계주축용원통로울러베어링	M6 또는 N6	외륜은 축방향으로 고정된다.
	내륜회전하중	정숙한 운전이 요구되는 경우	가전기기	H6	외륜은 축방햐응로 용이하게 이동할 수 있다.	-

표 3. 레이디얼 베어링의 하우징 구멍과의 끼워맞춤

조 건		적용베어링	하우징구멍의 공차범위클래스	비 고
축방향하중만 작용		스러스트볼베어링	크릴어런스0.25mm이상	보통의 경우
		스러스트볼베어링	H8	정도를 요하는 경우
		스러스트자동조심로울러베어링 급구배테이퍼로울러베어링	외륜은 레이디얼 방향에 클리어런스를 준다.	레이디얼하중을 다른 베어링에서 부하하는 경우
합성하중	외륜정지하중	스러스트자동조심로울러베어링	H7 또는 JS7(J7)	-
	외륜회전하중 또는 방향부정하중		K7	보통의 경우
	외륜회전하중 또는 방향부정하중		M7	비교적 레이디얼 하중이 큰 경우

표 4. 스러스트 베어링의 하우징 구멍과의 끼워맞춤

조 건

호칭베어링내경d

베어링내경의 치수허용차

축의 치수허용차

비 고

초과
(mm) 1/25.4

이하
(mm) 1/25.4

상 하

내륜회전하중

보통하중

76.200 3.0000

304.800 12.0000

609.600 24.0000

76.200 3.0000

304.800 12.0000

609.600 24.0000

914.400 36.0000

+13 0

+25 0

+51 0

+76 0

+38 +25

+64 +38

+127 +76

+190 +114

일반적으로 d152.4mm인 베어링은 CN클리어런스보다 큰 클리어런스의 베어링을 사용한다.

중하중

충격하중

고속회전

76.200 3.0000

304.800 12.0000

609.600 24.0000

76.200 3.0000

304.800 12.0000

609.600 24.0000

914.400 36.0000

+13 0

+25 0

+51 0

+76 0

+64 +38

※

+381 +305

일반적으로 CN클리어런스보다 큰 클리어런스의 베어링을 사용한다.

※는

평균간섭량으로서 0.0005d정도의 값을 채용한다.

외륜회전하중

충격이 없는 보통하중

76.200 3.0000

304.800 12.0000

609.600 24.0000

76.200 3.0000

304.800 12.0000

609.600 24.0000

914.400 36.0000

+13 0

+25 0

+51 0

+76 0

+13 0

+25 0

+51 0

+76 0

중하중, 충격하중이 걸리는 경우에는 상란을 적용한다.

76.200 3.0000

304.800 12.0000

609.600 24.0000

76.200 3.0000

304.800 12.0000

609.600 24.0000

914.400 36.0000

+13 0

+25 0

+51 0

+76 0

0 -13

0 -25

0 -51

0 -76

내륜은 축방향으로 이동가능

표 5. 인치계열 테이퍼 로울러 베어링의 축과의 끼워맞춤

(1) 정도등급 Class 4, Class 2의 베어링 (단위 ㎛)

조 건		호칭베어링내경d		베어링내경의 치수허용차	축의 치수허용차	비 고
조 건		초과 (mm) 1/25.4	이하 (mm) 1/25.4	상 하	상 하	비 고
내륜회전하중	정밀공작 기계의 주축	- 76.200 3.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000	76.200 3.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000 914.400 36.0000	+13 0 +13 0 +25 0 +38 0	+30 +18 +30 +18 +64 +38 +102 +64	-
내륜회전하중	중하중 충격하중 고속회전	- 76.200 3.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000	76.200 3.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000 914.400 36.0000	+13 0 +13 0 +25 0 +38 0	- - - -	최소간섭량은 0.00025d정도가 되어야 한다.
외륜회전하중	정밀공작 기계의 주축	- 76.200 3.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000	76.200 3.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000 914.400 36.0000	+13 0 +13 0 +25 0 +38 0	+30 +18 +30 +18 +64 +38 +102 +64	-

표 5. 인치계열 테이퍼 로울러 베어링의 축과의 끼워맞춤

(2) 정도등급 Class 3, Class 0의 베어링 (단위 ㎛)

조 건		호칭베어링내경d		베어링외경의 치수허용차	하우징내경의 치수허용차	비 고
조 건		초과 (mm) 1/25.4	이하 (mm) 1/25.4	상 하	상 하	비 고
내륜회전하중	자유측 또는 고정측에 사용할 경우	- 76.200 3.0000 127.000 5.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000	76.200 3.0000 127.000 5.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000 914.400 36.0000	+25 0 +25 0 +25 0 +51 0 +76 0	+76 +51 +76 +51 +76 +51 +152 +102 +229 +152	외륜은 축방향으로 용이하게 이동할 수 있다.
	외륜위치를 축방향으로 조정할 수 있다.	- 76.200 3.0000 127.000 5.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000	76.200 3.0000 127.000 5.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000 914.400 36.0000	+25 0 +25 0 +25 0 +51 0 +76 0	+25 0 +25 0 +25 0 +15 +25 +76 +51	외륜은 축방향으로 이동할 수 있다.
	외륜위치를 축방향으로 조정할 수 없다.	- 76.200 3.0000 127.000 5.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000	76.200 3.0000 127.000 5.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000 914.400 36.0000	+25 0 +25 0 +25 0 +51 0 +76 0	-13 -38 -25 -51 -25 -51 -25 -76 -25 -102	원칙적으로 외륜은 축방향에 고정된다.
외륜회전하중	보통하중 외륜위치를 축방향으로 조정할 수 없다.	- 76.200 3.0000 127.000 5.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000	76.200 3.0000 127.000 5.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000 914.400 36.0000	+25 0 +25 0 +25 0 +51 0 +76 0	-13 -38 -25 -51 -25 -51 -25 -76 -25 -102	외륜은 축방향에 고정된다.

표 6. 인치계열 테이퍼 로울러 베어링의 하우징과의 끼워맞춤

(1) 정도등급 Class 4, Class 2의 베어링 (단위 ㎛)

조 건		호칭베어링내경d		베어링 외경의 치수허용차	하우징 내경의 치수허용차	비 고
조 건		초과 (mm) 1/25.4	이하 (mm) 1/25.4	상 하	상 하	비 고
내륜회전하중	자유측에 사용	- 152.400 6.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000	152.400 6.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000 914.400 36.0000	+13 0 +13 0 +25 0 +38 0	+38 +25 +38 +25 +64 +38 +89 +51	외륜은 축방향으로 용이하게 이동가능
	고정측에 사용	- 152.400 6.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000	152.400 6.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000 914.400 36.0000	+13 0 +13 0 +25 0 +38 0	+25 +13 +25 +13 +51 +25 +76 +38	외륜은 축방향으로 이동가능
	외륜위치를 축방향으로 조정가능.	- 152.400 6.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000	152.400 6.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000 914.400 36.0000	+13 0 +13 0 +25 0 +38 0	+13 0 +25 0 +25 0 +38 0	원칙적으로 외륜은 축방향고정
	외륜위치를 축방향으로 조정불가능	- 152.400 6.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000	152.400 6.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000 914.400 36.0000	+13 0 +13 0 +25 0 +38 0	0 -13 0 -25 0 -25 0 -38	외륜은 축방향고정
외륜회전하중	보통하중 외륜위치를 축방향으로 조정불가능	- 76.200 3.0000 152.400 6.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000	76.200 3.0000 152.400 6.0000 304.800 12.0000 609.600 24.0000 914.400 36.0000	+13 0 +13 0 +13 0 +25 0 +38 0	-13 -25 -13 -25 -13 -38 -13 -38 -13 -51	외륜은 축방향고정

표 6. 인치계열 테이퍼 로울러 베어링의 하우징과의 끼워맞춤

면취표면의 정확한 형상은 규정하지 않지만 액셜평면에 있어서의 그 윤곽은 내륜 또는 중앙륜의 측면과 베어링내경면, 혹은 외륜의 측면과 베어링 외경면과의 접하는 반경 r (최소) 또는 r1(최소)의 가상원호 밖으로 나가서는 안된다.

1. 레이디얼 베어링(테이퍼 로울러베어링은 제외)의 면취치수의 허용한계치( 단위 : ㎛ )

내륜,외륜의 최소허용 면취치수	호칭베어링 내경		내륜,외륜의 최대허용면취치수		축 또는 하우징의 모떼기의 반경
내륜,외륜의 최소허용 면취치수	초과	이하	레이디얼방향	액셜방향	최대
0.05			0.1	0.2	0.05
0.08			0.16	0.3	0.08
0.1			0.2	0.4	0.1
0.15			0.3	0.6	0.15
0.2			0.5	0.8	0.2
0.3		40	0.6	1	0.3
0.3	40		0.8	1	0.3
0.6		40	1	2	0.6
0.6	40		1.3	2	0.6
1		50	1.5	3	1
1	50		1.9	3	1
1.1		120	2	3.5	1
1.1	120		2.5	4	1
1.5		120	2.3	4	1.5
1.5	120		3	5	1.5
2		80	3	4.5	2
	80	220	3.5	5
	220		3.8	6
2.1		280	4	6.5	2
2.1	280		4.5	7	2
2.5		100	3.8	6	2
	100	280	4.5	6
	280		5	7
3		280	5	8	2.5
3	280		5.5	8	2.5
4			6.5	9	3
5			8	10	4
6			10	13	5
7.5			12.5	17	6
9.5			15	19	8
12			18	24	10
15			21	30	12

2. 테이퍼 로울러 베어링의 면취치수의 허용한계치( 단위 : ㎛ )

내륜,외륜의 최소허용 면취치수	호칭베어링 내경또는 외경		내륜, 외륜의 최대 허용 면취치수		축 또는 하우징의 모때기의 반경
내륜,외륜의 최소허용 면취치수	초과	이하	레이디얼방향	액셜방향	최대
0.15			0.3	0.6	0.15
0.3		40	0.7	1.4	0.3
0.3	40		0.9	1.6	0.3
0.6		40	1.1	1.7	0.6
0.6	40		1.3	2	0.6
1		50	1.6	2.5	1
1	50		1.9	3	1
1.5		120	2.3	3	1.5
	120	250	2.8	3.5
	250		4	5
2		120	2.8	4	2
	120	250	3.5	4.5
	250		4	5
2.5		120	3.5	5	2
	120	250	4	5.5
	250		4.5	6
3		120	4	5.5	2.5
	120	250	4.5	6.5
	250	400	5	7
	400		5.5	7.5
4		120	5	7	3
	120	250	5.5	7.5
	250	400	6	8
	400		6.5	8.5
5		180	6.5	8	4
5	180		7.5	9	4
6		180	7.5	10	5
6	180			11	5

3. 스러스트 베어링의 면취치수의 허용한계치( 단위 : ㎛ )

내륜(또는 중앙륜),외륜의 최소허용면취 치수	내륜(또는 중앙륜), 외륜의 최대허용면취치수	축 또는 하우징의 모때기 반경
내륜(또는 중앙륜),외륜의 최소허용면취 치수	레이디얼 및 액셜방향	최대
0.05	0.1	0.05
0..08	0.16	0.08
0.1	0.2	0.1
0.15	0.3	0.15
0.2	0.5	0.2
0.3	0.6	0.3
0.3	0.8	0.3
0.6	1	0.6
0.6	1.3	0.6
1	1.5	1
1	1.9	1
1.1	2	1
1.1	2.5	1
1.5	2.3	1.5
1.5	3	1.5
2	3	2
	3.5
	3.8
2.1	4	2
2.1	4.5	2
2.5	3.8	2
	4.5
	5
3	5	2.5
3	5.5	2.5
4	6.5	3
5	8	4
6	10	5
7.5	12.5	6
9.5	15	8
12	18	10
15	21	12
19	25	15