1. 구름 베어링의 윤활
- 아무리 잘 설계되고, 극히 정밀하게 만들어진 구름베어링이라도 마찰이 전혀 발생되지 않는 구름운동을 할수는 없다.
따라서 마찰과 마모를 줄이기 위해 윤활이 꼭 필요한 것이다.
나아가 구름베어링의 움직이는 두 표면간에 하중의 지지를 위한 유막(Oil film)을 형성하는 것뿐만 아니라, 윤활제는
녹과 부식으로부터 베어링의 표면을 보호하고, 먼지나 기타 이물질 등이 베어링안으로 침투되지 못하도록 하는 밀봉재로서
의 구실도 하여야 한다.
베어링이 고속 고하중으로 운전되는 윤활조건하에서 윤활제는 냉각제로서도 작용하여야 한다.
구름베어링용 윤활제로서의 선택은 구리스나 윤활유 중 하나이다. 베어링에 사용되는 윤활유를 사용하는 경우는 동일한
설비 내에서 베어링이 다른 부품과 같이 윤활이 되는 밀폐식 시스템이며, 밀폐식 기어 박스를 그 예로 들 수 있다.
또한 구리스로 윤활하기에 온도가 매우 높다던지 베어링의 회전속도가 매우 빠른 경우에도 윤활유를 사용하며, 운동저항
이 극소화 되어야 하는 정밀기계의 피봇(Pivot)과 같은 응력이 매우 적게 가해지는 베어링에 사용한다.
거의 윤활개소에 있어서, 윤활유가 가장 효과적인 윤활제 임에는 의심할 여지가 없지만 대개 구리스는 윤활유에 비해
사용이 매우 편리하여 사용이 가능한 곳이면 더욱 더 많이 사용하려는 경향이 있다.
베어링 회사에서는 "구리스의 사용이 가능한 곳이면, 어느 곳에라도 추천을 해야한다. 구리스를 사용하므로서 베어링의
설계를 단순하게 할 수 있으며, 따라서 설치와 정비에 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 기술적인 측면에서 구리스는 설비의
셧-다운(Shut-down) 중에도 산화로부터 베어링을 보호해주는 성능이 뛰어나고, 외부 오염물질의 침투를 보다 효과적으로
방지해 줄 수 있다." 라고 구리스에 대한 견해를 말하고있다.
2. 구름베어링에서의 마찰
- 전동체에 하중이 가해지고, 궤도의 금속표면에 접촉을 하게 되면, 전동체와 궤도의 금속표면 모두는 각각에 가해지는
하중을 지지할 수 있을 정도로 접촉표면이 증가되어 접촉면에서의 모양이 변형되며, 이것은 마치 하중이 가해지면
지면에 닿는 부분이 약간 평평해지는 것처럼 모양이 변하게 되는 자동차 타이어를 연상할 수 있다.
만약 베어링의 선정이 정확했다면 접촉면에서 발생되는 이러한 변형(Deformation)은 탄력적으로 될 것이며, 따라서
가해지는 하중이 제거된다면 제 형상을 되찾게 될 것이고, 이러한 현상은 전동체나 궤도에 사용된 재질의 특성에
따라 달라지게 된다. 한편 매우 높은 하중이 가해지는 전동체가 궤도면 위에서 회전하여 구름운동을 하게되면,
접촉면은 일그러진 모양으로 나타나게 되고, 접촉면 앞쪽에 작은 파도와 같은 모양이 나타나게 된다고 할 수 있다.
이러한 현상은 구름운동에 대해 극심한 저항력을 발생시키고, 이것이 바로 구름베어링에 있어서 마찰이 발생되는
가장 큰 원인이다. 이와 같이 높은 하중이 가해지는 전동체와 궤도면 사이에 탄력적인 변형 (Elastic deformation)
이 발생될 때 그 사이에 윤활제가 존재한다면 접촉하게 되는 부분에서 높은 압력에 의해 윤활유가 빠져 나가게 되어
금속대 금속의 직접적인 접촉이 발생될 것으로 생각하기 쉽다. 하지만 실제에 있어서 이 접촉부분에 있는 윤활유의
점도는 급격히 상승하게 되고, 전동체가 접촉 부위를 지나치거나 가해지던 하중이 제거되면 윤활유의 점도는 다시
제 점도로 복귀하게 된다. 이러한 윤활을 탄성유체 윤활 (Elasto-Hydrodynamic lubrication)이라고 한다.
구름베어링에서 운동에 대한 저항은 미끄럼마찰에 의해서도 발생되며, 미끄럼마찰은 볼이나 로울러가 궤도면에
접촉할 때 일정한 회전반경으로 움직이지 않기 때문에 발생되며, 이것 역시 베어링 부품의 변형 (Deformation)에
따른 결과이다. 미끄럼 마찰은 전동체와 케이지(또는 리테이너) 사이에서도 발생되며, 케이지가 없는 베어링의 경우에
미끄럼 마찰은 인접한 전동체 간에 발생하게 된다. 쓰러스트 하중에 사용되도록 설계된 베어링의 경우, 로울러의 끝단
과 궤도 (Raceway)의 끝단에서 발생되는 마찰력은 매우 크다.
전동체에 의해 평면에 발생되는 변형 및 스트레스
하중이 가해진 전동체에 의한 궤도면의 변형 (좌),
궤도 홈의 양쪽 턱과 접촉되는 전동체간에는 미끄럼 마찰이 예상된다. (우)
출처 - 경남윤활유 (http://www.kngoodoil.co.kr)