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때로는 물리 및 공학에서 가장 유용한 장치가 가장 간단한 장치입니다. 볼 베어링은 금속 링이 어떻게 다목적으로 사용될 수 있는지 보여줍니다. 차량, 자전거, 스케이트 보드 및 금속 부품을 움직이는 기타 기계와 같은 많은 공통 항목에서 볼 수 있듯이 인간은 수 세기 동안 볼 베어링의 힘을 사용해 왔습니다.
볼 베어링 용도
신발을 신고 부드러운 카펫을 가로 질러 미끄러지는 것을 상상해보십시오. 카펫, 신발 사이의 마찰로 인해 가죽, 플라스틱, 목재 또는 고무 등으로 만들어 질 수 있기 때문에 어려울 수 있습니다. 대신 양말을 신었다면, 부드러운 카펫과 양말 재료 사이의 마찰이 훨씬 적기 때문에 훨씬 쉬워졌습니다. 볼 베어링도 같은 방식으로 작동합니다.
볼 베어링은 부하에 가해지는 하중 사이의 마찰 량을 감소시킵니다. 내부 루프와 외부 루프 (때로는 링이라고도 함)에서 매끄러운 금속 표면 주위를 이동하는 금속 볼 또는 롤러이기 때문에이 작업을 수행합니다. 물리학을 통해 많은 볼 베어링 응용 분야에 대해 배울 수 있습니다. 볼 베어링은 반경 방향으로 하중 유형을 전달하며, 이러한 하중은 볼 베어링의 회전 축에 수직 힘을가합니다.
볼 베어링의 루프 주변에서 금속 볼을 슬라이딩하면 물체와 표면 사이에 마찰이 발생하여 물체가 느려집니다. 어떤 경우에는 객체가 정지에 접근합니다. 이 메커니즘을 통해 볼 베어링은 제어가 필요한 풀리 시스템 또는 회전 시스템에 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 자동차의 허브 휠은 자동차 무게에서 방사형 하중을 사용하고 회전 주위를 돌며 추력합니다.
볼 베어링의 모든 경우에, 스러스트와 레이디 얼 하중 사이의 균형은 볼 베어링이 내 외륜의 볼 사이의 마찰을 줄이고 물체의 하중을 처리하게합니다. 볼 베어링은 하중을 받아 외부 링에서 내부 링으로 전달하여 각 링의 중심에있는 구가 쉽게 회전하도록합니다.
각 구는 두 개의 링으로 연결되어 있지만 볼 베어링 자체의 구성 요소 사이의 마찰을 줄이기 위해 필요한 경우에만 가능합니다. 이러한 이유로 볼 베어링은 마찰을 줄이고 회전 속도를 쉽게하기 위해 만들어졌습니다.
볼 베어링의 종류
볼 베어링의 유형은 관련된 메커니즘에 따라 크게 다릅니다. 가장 널리 사용되는 종류는 단단한 단일 행 또는 레이디 얼 볼 베어링. 이 디자인은 볼이 깊은 그루브 트랙에서 작동하게하고 깊은 그루브 볼 베어링 배열은 레이디 얼 및 축 하중을 모두 견딜 수있게합니다. 밀봉 된 볼 베어링 버전은 유지 보수를 줄이기 위해 영구적으로 윤활 처리됩니다.
이중 행 볼 베어링 두 줄의 공을 사용하십시오. 이 디자인은 베어링 자체의 움직임에 더 강성을 부여합니다. 그것들은 전기 모터, 원심 펌프 및 전자기 클러치에서 발견됩니다. 일부 볼 베어링은 샤프트가 볼 베어링 하우징에 대해 비스듬히 정렬되지 않는 방식으로 자체 정렬됩니다.
그만큼 앵귤러 타입 볼 베어링의 더 많은 볼이 자신을 삽입 할 수 있도록 외부 링 컷 오프의 한 쪽이 있습니다. 그런 다음이 베어링은 한 방향으로 많은 양의 축 방향 하중을 유지하고 베어링 자체에 더 많은 볼을 사용할 수 있습니다. 즉, 엔지니어는 두 가지 방향으로 쌍을 사용하여 무거운 하중을 운반 할 수 있습니다. 각도 접촉 이중 행 볼 베어링. 이러한 유형의 볼 베어링은 재질에 따라 다릅니다.
볼 베어링 재료의 종류
볼 베어링은 용도에 따라 스틸, 세라믹 또는 플라스틱 볼 베어링의 재질이 다양합니다. 이러한 유형의 볼 베어링은 작동 속도, 달성 할 수있는 온도 및 볼 베어링 사용과 관련된 기타 속성이 다릅니다. 볼 베어링이 필요한 경우 각 유형의 재료의 장점과 단점을 이해하면 현명한 결정을 내릴 수 있습니다.
스틸 볼 베어링
스틸 볼 베어링은 전체적으로 스틸 또는 스틸 합금으로 만들어진 구성 요소 중 다른 성분이 미량으로 사용됩니다. 회전 할 때 큰 회전 속도를 달성하면서 매우 무거운 하중을 처리 할 수있는 이상적인 후보입니다.
이러한 유형의 볼 베어링은 높은 수준의 정밀도로 제조되므로 매우 정밀한 측정을 제공 할 수 있습니다. 강철 카본 볼 베어링의 특성상 잠금 장치, 자전거, 롤러 스케이트, 트롤리 및 컨베이어 기계에 사용됩니다.
불행히도, 스틸 볼 베어링 물질은 물 또는 가스의 존재 하에서 스틸 자체의 화학적 조성을 변화시키는 부식을 유발할 수있다. 이러한 유형의 볼 베어링은 제조 및 기타 환경에서 사용될 때 매우 무겁고 시끄러울 수 있습니다.
스틸 볼 베어링은 매우 비쌀 수 있으며 엔지니어는 스틸 금속을 지속적으로 윤활하여 효율적으로 작동하도록해야합니다. 제대로 유지 보수되지 않으면 베어링 고장이 발생하여 수명이 다하지 않을 수 있습니다.
제조업체는 다양한 스타일의 스틸 볼 베어링을 만들고 판매합니다. 열처리에 노출되거나 다른 방법으로 경화 된 탄소 량이 많은 스틸 볼을 구입할 수 있습니다. 스틸 볼 베어링 중 탄소 함량의 변화는 속성에 영향을 미칩니다. 저탄소 강은 부식에 대한 내성이 필요하지만 표면이 경화되지 않은 응용 분야에서 사용됩니다.
저탄소 강 재료는 볼 베어링의 선형 샤프트에 사용될 수 있지만 볼 자체 사이의 접촉에는 적합하지 않습니다. 이들은 일반적으로 이러한 경우 손상을 방지하기 위해 폴리머와 함께 사용됩니다. 중간 정도의 탄소를 함유 한 스틸 볼 베어링은 강하고 방수 기능이 있으며 견고하여 기어, 액슬, 스터드 및 기타 기계 구성품에 적합합니다. 고 탄소강은 부식에 저항하면서 가장 강하고 단단합니다.
세라믹 볼 베어링
세라믹 볼 베어링은 일반적으로 볼 자체가 세라믹으로 만들어진 외부 링, 내부 링 및 스틸로 만들어진 케이지를 사용하는 "하이브리드"로 생성됩니다. 세라믹 특성으로 인해 분당 빠른 회전 속도로 작동하면서 작동 온도를 시원하게 유지하고 소음 발생량을 제한합니다.
이러한 하이브리드 세라믹 스틸 디자인은 부식에 의해 손상되지만 세라믹 볼 자체는 스틸 재질보다 부식이 적으며 스틸 볼 베어링보다 내구성이 높고 가벼워집니다.
세라믹 볼 베어링은 비전 도성이지만 매우 비싸기 때문에 이러한 유형의 볼 베어링은 강철 볼 베어링이 사용할 수없는 전기 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 세라믹 볼 베어링은 고온을 견딜 수있어 더 빠른 속도로 작동 할 수 있습니다. 이러한 볼 베어링 중 일부의 가격은 일반적으로 비쌀 수 있지만 저렴한 버전도 찾을 수 있습니다.
이 볼 베어링의 세라믹 재질은 스틸 볼 베어링보다 40 % 미만의 무게를줍니다. 엔지니어는 일반적으로 세라믹 실리콘 질화물을 사용하여 이러한 화학적 및 물리적 특성이 발생하도록 제조합니다. 앵귤러 베어링, 스러스트 베어링, 필로우 블록 베어링, 니들 베어링 및 롤러 베어링에 사용됩니다. 세라믹 재료는 강철보다 강할 수 있지만 일반적으로 볼 베어링 재료로 더 단단합니다.
연마 세라믹 스틸 볼은 플라즈마 스트림과 함께 자기장을 사용합니다. 이 생산 방법은 강철 볼 베어링보다 회전 속도가 빠릅니다. 전기적으로 절연되어있어 전기를 전도하지 않으므로 전류가 흐르더라도 고장이 나지 않으며 스틸 볼 베어링처럼 윤활하지 않아도 작동 할 수 있습니다.
플라스틱 볼 베어링
최근의 혁신은 플라스틱 링과 플라스틱 케이지를 사용하는 플라스틱 볼 베어링을 생산했으며 플라스틱, 유리 또는 스테인레스 스틸로 만든 볼 형태로 구입할 수 있습니다. 이 유형의 볼 베어링에서 가장 일반적인 볼 재질은 스테인레스 스틸 볼입니다. 그들은 가장 저렴한 옵션이지만 플라스틱 또는 유리 종류보다 무겁습니다. 또한 쉽게 자성을 띠게되어 주변 물질의 운동과 물리를 방해 할 수 있습니다.
유리 볼이있는 플라스틱 볼 베어링은 금속을 사용할 수 없을 때 훌륭한 선택입니다. 그들은 내 화학성이 높고 강철 볼보다 무게가 적습니다. 플라스틱 볼 베어링 용 플라스틱 볼은 무게가 훨씬 작아지고 시간이 지남에 따라 사용되므로 내마모성이 있습니다. 대부분의 플라스틱 볼 베어링은 자체 윤활식으로 가볍고 조용하게 작동하면서 부식에 강합니다.
이러한 유형의 볼 베어링은 불행히도 고온뿐만 아니라 다른 볼 베어링도 견딜 수 없으며 때때로 높은 하중을 처리 할 수 없습니다.