JKSPE

Enhanced Fatigue Life Estimation Formula for Angular Contact Ball Bearings Subjected to Combined Loading
복합하중을 받는 각접촉 볼베어링의 표준 피로수명식을 보완하는 방법 개발


홍성욱/금오공과대학교


그림 1: 복합하중을 받는 각접촉 볼베어링(B7206E)의 내륜(a)과 외륜(b)에서 개별적인 볼의 위치와 회전속도에 따른 보정계수의 변화를 예시하고 있음. 기존 방식에서는 최대하중 위치에서의 값을 사용하여 이 같은 차이를 반영하지 못하고 있음 (〖축방향하중 F〗_z=3,000N,경방향하중 F_x=4,500N,T=120^o C)

그림 2: 복합하중을 받는 각접촉 볼베어링(B7206E)에 대해 기존과 제안된 방식으로 계산된 피로수명 비교. 전체적으로 저속에서, 그리고 온도가 높아질수록 오차가 커짐을 알 수 있음. (〖축방향하중 F〗_z=3,000N,경방향하중 F_x=4,500N)

그림 3: 각접촉 볼베어링(B7206E)에 대해 축방향하중(Fz)과 경방향하중(Fx)를 변화시키면서 기존과 제안된 방식으로 계산한 피로수명 비교. 경방향 하중의 증가로 인해 영향을 받는 속도범위가 확대됨을 볼 수 있음(T=120^o C)



  • 구름베어링의 피로수명은 베어링을 사용한 기계 전체의 수명과 안전성 평가에 영향을 주는 직접적인 인자로서 그 예측이 매우 중요하게 다루어지고 있음.
  • 본 연구에서는 복합하중을 받는 구름베어링의 피로수명을 보다 정확히 예측하기 위해 ISO의 피로수명식을 보완하는 방법을 제안하였음.
  • 복합하중 조건의 수명식을 제공하는 ISO/TS 16281:2008에서 도입한 보정계수가 개별 구름요소 별 접촉하중 및 관련 매개변수들의 차이를 반영하지 않는 점을 보완하여 피로수명 정확도를 높이는 방법을 제안하였음.
  • 제안된 수명식은 기존의 수명식과 비교하여 저속 구간에서 오차를 보이고 있으며, 특히 베어링 크기가 작을수록, 온도가 높을수록, 그리고 축 및 경방향 하중이 높을수록 기존의 수명식과 더 큰 차이를 보이게 됨을 확인하였음.
 
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