저널 베어링과 스러스트 베어링의 차이는 무엇인가
두 이름은 구조가 아니라 하중의 방향을 말합니다. 저널 베어링은 샤프트를 둘러싸고 축을 가로지르는 하중을 받으며, 스러스트 베어링은 샤프트 끝이나 칼라와 마주하여 축 방향 하중을 받습니다. 실제 조인트 대부분은 둘 다 필요하고, 그래서 플랜지 부싱과 스러스트 와셔가 있습니다.
저널 베어링은 회전하는 샤프트의 원통형 저널부를 지지하며 축에 수직인 반경 하중을 받습니다. 스러스트 베어링은 평면 또는 원추면으로 축 방향 하중, 즉 축을 따라 작용하는 하중을 받아 샤프트를 지지합니다. 둘 다 미끄럼 베어링과 구름 베어링 형태로 존재합니다. 미끄럼 베어링 형태에서 저널 베어링은 슬리브 부싱이고, 스러스트 베어링은 스러스트 와셔 또는 부싱의 플랜지입니다.
- 저널 베어링: 원통형 내경, 반경 하중, 투영 면적(내경 × 길이) 기준 정격.
- 스러스트 베어링: 평평한 고리 모양 면, 축 하중, 고리 면적 π/4 (D² − d²)에서 그루브를 뺀 면적 기준 정격.
- 플랜지 부싱: 슬리브가 반경 하중을, 플랜지가 가벼운 축 하중을 받는 한 부품.
- 스러스트 와셔: 칼라와 하우징 사이에 끼우는 청동, 바이메탈 또는 PTFE 복합 소재의 별도 링.
저널 베어링이란
저널은 샤프트 중 베어링 안에서 돌아가는 부분입니다. 따라서 저널 베어링은 그 샤프트 구간을 둘러싸고 축을 가로질러 작용하는 하중, 즉 로터의 무게, 풀리의 벨트 장력, 링키지의 핀 반력을 받는 모든 베어링입니다. 가장 단순한 미끄럼형이 슬리브 부싱입니다. 청동, 바이메탈, PTFE 복합 또는 열처리 강으로 만든 원통을 하우징에 압입하고, 샤프트와의 사이에 운전 틈새를 두며, 대개 그 사이에 윤활막이 있습니다.
미끄럼형 저널 베어링의 정격은 면압, 즉 반경 방향 힘을 내경의 투영 면적(직경 × 길이)으로 나눈 값과 미끄럼 속도로 정합니다. 그리스 윤활 C93200 청동은 정하중 45 N/mm², 운동 시 25 N/mm², 최대 0.5 m/s이고, PTFE 복합 부싱은 정하중 250 N/mm²이지만 무윤활에서는 저속에 한하며, JBM-ST 열처리 강 부싱은 0.1 m/s에서 250 N/mm²입니다. 구름형 저널 베어링은 링 사이의 볼이나 롤러로 같은 일을 하며, 대신 동정격 하중과 수명으로 정격을 정합니다.
스러스트 베어링이란
스러스트 베어링은 샤프트를 자기 축 방향으로 밀어내려는 하중을 받습니다. 헬리컬 기어의 반력, 펌프 임펠러에 걸리는 압력, 수직 샤프트의 무게, 비뚤어진 링키지가 피벗 핀에 주는 측면 하중이 그것입니다. 축에 직각인 평면이 베어링 면이 되고, 샤프트는 칼라, 숄더(단) 또는 샤프트 끝으로 그 면을 누릅니다.
미끄럼형은 스러스트 와셔입니다. 청동, 스틸 백킹 바이메탈, PTFE 복합 또는 흑연 삽입 청동의 평평한 링으로, 윤활제가 면을 가로지르고 하중이 여러 패드에 나뉘어 실리도록 반경 방향 그루브를 두는 경우가 많습니다. 정격은 축 방향 힘을 패드의 고리 면적으로 나눈 값입니다. 링의 안쪽과 바깥쪽에서 미끄럼 속도가 다르고, 평평한 면에는 유체윤활 막을 만들 쐐기가 없으므로, 스러스트 와셔는 같은 소재의 슬리브보다 낮은 면압을 받고, 하중이 고르게 분포되지 않으면 먼저 고장 납니다. 고속에는 구름형 스러스트 베어링(스러스트 볼·원통 롤러 베어링)과 틸팅 패드 유체윤활 스러스트 베어링이 대안입니다.
저널 베어링과 스러스트 베어링의 차이점
부싱 문의의 대부분이 해당하는 미끄럼 베어링 형태로 두 베어링을 나란히 놓았습니다.
| 저널(반경 방향) 베어링 | 스러스트(축 방향) 베어링 | |
|---|---|---|
| 하중 방향 | 샤프트 축에 수직 | 샤프트 축 방향 |
| 형상 | 저널을 둘러싼 원통형 내경 | 칼라나 숄더에 맞닿는 평평한 고리 면 |
| 미끄럼 베어링 형태 | 슬리브 부싱, 하프 베어링 | 스러스트 와셔, 부싱 플랜지, 스러스트 플레이트 |
| 구름 베어링 형태 | 깊은 홈 볼, 원통 롤러, 니들 베어링 | 스러스트 볼, 원통·테이퍼 롤러 스러스트 베어링 |
| 정격 기준 | 투영 면적 d × L | 패드의 고리 면적 |
| 윤활막 | 틈새에서 유체윤활 쐐기가 쉽게 형성 | 그루브나 패드 필요; 막 형성이 어려움 |
| 대표 고장 | 내경 타원 마모, 긁힘, 소착 | 면 마모, 기울어짐에 의한 편마모, 그루브 소실 |
| Bushing MFG 제품 | 청동, 바이메탈, PTFE, POM, 강 슬리브 부싱 | 청동, 바이메탈, PTFE, POM 스러스트 와셔; 플랜지 부싱 |
대부분의 조인트는 둘 다 필요하다
로더 암의 피벗 핀은 암이 옆으로 밀리기 전까지는 저널 베어링이고, 밀리는 순간 부싱 끝면이 스러스트 면이 됩니다. 펌프 샤프트는 자기 무게를 반경 방향으로, 임펠러의 유압 추력을 축 방향으로 받습니다. 헬리컬 기어가 달린 기어박스 샤프트는 둘을 항상 동시에 받습니다. 설계는 이를 세 가지 방법으로 처리합니다.
- 플랜지 부싱. 한쪽 끝에 플랜지가 붙은 슬리브입니다. 슬리브가 반경 하중을 받고, 플랜지가 가볍거나 간헐적인 축 하중을 받으면서 하우징 안에서 부싱의 위치를 잡습니다. 청동, 바이메탈, PTFE·POM 복합으로 공급합니다. 플랜지는 면적이 제한된 스러스트 면이므로 스러스트 와셔처럼 정격을 매기지 마십시오.
- 슬리브 부싱 + 스러스트 와셔. 두 부품을 각자의 하중에 맞게 사이징합니다. 와셔는 슬리브와 다른 소재로 할 수 있고, 교체가 쉬우며, 윤활용 그루브를 낼 수 있습니다. 더 큰 하중이나 연속 축 하중의 표준 해법입니다.
- 별도의 스러스트 베어링. 고속에서 큰 축 하중이 걸리면 구름형 스러스트 베어링이나 유체윤활 패드 베어링이 축 하중을 맡고, 저널 베어링에는 반경 하중만 남깁니다.
문의 시 반경 하중과 축 하중을 따로 적어 주십시오. “하중”이라고만 적힌 숫자 하나로는 사이징할 수 없습니다.
미끄럼형 스러스트 베어링 선정
평면은 내경보다 관용성이 낮은 베어링이므로, 스러스트 와셔의 수명은 네 가지 세부 사항이 정합니다.
- 면압: 축 방향 힘을 패드 면적으로 나눈 값을 스러스트 면에 대한 소재 한계와 비교합니다. 이 한계는 같은 소재의 슬리브 한계보다 낮습니다.
- 상대 칼라와 하우징 면의 평면도와 직각도. 몇 백분의 1 mm의 기울어짐이 전체 하중을 한쪽 모서리에 집중시킵니다.
- 윤활 경로: 윤활제가 면을 가로지르게 하는 반경 방향 그루브나 포켓. 그루브 없는 와셔가 연속 회전하면 가운데가 마릅니다.
- 위치 고정: 와셔는 핀, 탭 또는 홈으로 고정하여 하우징에 대해 돌면서 엉뚱한 면을 마모시키지 않게 해야 합니다.
자주 묻는 질문
저널 베어링과 부싱은 같은 것입니까?
슬리브 부싱은 저널 베어링의 미끄럼 베어링 형태입니다. “저널 베어링”은 기능(샤프트 저널 둘레에서 반경 하중을 받는 것)을, “부싱”은 부품을 부르는 이름입니다. 구름형 레이디얼 베어링도 기능적으로는 저널 베어링입니다.
저널 베어링이 축 하중을 받을 수 있습니까?
플레인 슬리브는 받지 못합니다. 끝면이 너무 작고 베어링 면으로 설계되어 있지 않습니다. 가벼운 축 하중에는 플랜지(플랜지 부싱)를, 그 이상에는 스러스트 와셔를 더하십시오. 깊은 홈 볼 베어링 같은 일부 구름 베어링은 설계상 적당한 축 하중을 받습니다.
스러스트 와셔란 무엇입니까?
회전하는 칼라와 고정된 면 사이에 끼워 축 하중을 받는 베어링 소재의 평평한 링으로, 보통 청동, 스틸 백킹 바이메탈 또는 PTFE 복합 소재입니다. 스러스트 베어링의 미끄럼 베어링 형태입니다.
같은 소재인데 스러스트 베어링의 정격이 저널 베어링보다 낮은 이유는 무엇입니까?
평평한 면에는 유체윤활 오일 쐐기를 만들 수렴 틈새가 없고, 미끄럼 속도가 면 위에서 달라지며, 조금만 기울어도 한쪽 모서리에 하중이 실립니다. 소재는 같고 형상이 불리한 것입니다.
수직 펌프에서는 어느 베어링이 하중을 받습니까?
스러스트 베어링이 샤프트와 임펠러의 무게에 유압 추력까지 받습니다. 저널 베어링은 샤프트를 안내하고 불평형과 유압 반경 방향 힘만 받습니다.