리테이너 / 케이지

(a) 프레스드 스틸 케이지

선정 및 지원:

· 일반 산업용 베어링(딥 그루브 볼 베어링, 원통형 롤러 베어링) – 저렴하지만 대량입니다.

· 중간 정도의 온도 범위(-40°C에서 +150°C)로, 대부분의 윤활유에 민감하지 않습니다.

· 저속에서 중간 속도의 중간중간 하중에는 적합하며, 프레스 구조는 균형이 좋지 않아 매우 높은 속도에는 적합하지 않습니다.

주의사항:

· 표면 아연 또는 인산염 도금 – 제한된 녹 저항성.

· 롤링 요소와 포켓 사이의 비교적 큰 여유 공간은 소음과 마찰을 유발할 수 있습니다.

· 고속에서는 원심력이 변형이나 균열을 일으킬 수 있습니다.

· 하중: 원심력과 관성력은 베어링 역학을 이용해 계산할 수 있으나, 압착 부품의 강성 산분산 때문에 결과가 불확실하다.

· 속도: 베어링 카탈로그에서 제한 속도를 사용할 수 있으나, 개별 케이지 피로 수명은 정확히 계산할 수 없습니다.

· 수명: 표준 케이지 수명 모델은 없으며, 보통 계산된 지지 수명과 동일하게 가정됩니다(실제로는 더 짧음).

경험 중요:

· 고속 적용 시 측정된 온도 상승이 70°C를 초과하면 가공된 케이지로 전환합니다.

· 온도: 재료 특성과 온도 곡선은 공개적으로 알려져 있습니다.

· 손으로 회전하는 소음: '딸깍' 소리는 주머니 마모를 나타내며, 재윤활 간격을 단축시킵니다.

· 검사: 케이지 표면에 붉은 마모 이물질이 있으면 윤활 부족이나 변형이 있음을 나타냅니다.

(B) 나일론 PA66-GF25, 유리섬유 강화

선정 및 지원:

· 소형에서 중형 베어링, 가전제품, 자동차 부품(저소음, 저비용 등).

· 금속 마모 입자를 발생시키지 않으면서도 롤링 요소와 케이지 사이에 약간의 접촉을 허용합니다.

· 어느 정도 탄력성이 있고, 오염에 크게 민감하지 않습니다.

주의사항:

· 엄격한 온도 제한: -30°C에서 +110°C(단기 120°C).

· 흡습성 – 치수 변화(수분 흡수 1%당 0.2-0.5% 크기 증가)가 간섭을 일으킬 수 있습니다.

· 진공 배출이나 강한 산/알칼리에는 해당되지 않습니다.

· 널리 인정되는 피로 생활 모델은 없으며; 수분 흡수와 노화로 인해 계산이 신뢰할 수 없습니다.

· 원심 변형은 추정할 수 있지만, 크리프는 정량화할 수 없습니다.

· 속도/온도는 재료 한계를 통해서만 평가할 수 있으며, 정확한 수명 예측은 불가능합니다.

· 수명: 케이지는 종종 '가장 약한 고리'로, 계산된 베어링 수명의 30-50%에서 첫 점검을 예약하세요.

· 현장 판단: 우리가 부서지거나 녹는 냄새가 나면 즉시 중단하세요.

· 경험적 수명: 등급 조건 하에서 보통 15,000시간을 초과하지 않음 - 필수 교체.

경험 중요:

· 목표 습도와 온도에 24시간 동안 미리 담가두고, 포켓 차원 변화를 측정합니다.

· 케이지 재질은 윤활제와 호환되어야 합니다.

(C) 페놀 수지 - 적층, 예: "미카르타"

선정 및 지원:

· 매우 고속 베어링(정밀 공작 공구 스핀들, 각진 접촉 볼 베어링).

· 밀도가 낮고, 원심력이 적으며, 유연합니다.

· 일반적인 등급: M208, M209 (FAG), BX (SKF).

주의사항:

· 방수도, 고온 저항도 아니고(장기 <110°C).

· 취성 - 충격 하중에 의해 균열될 수 있습니다.

· 윤활유는 페놀 수지와 호환되어야 하며(에스터가 포함된 특정 합성유는 피해야 합니다).

· 제조사는 속도 제한 곡선(dn 값 차트)을 제공하며, 이를 계산에 활용할 수 있습니다.

· 표준 생명 모델은 없으며, 일반적으로설계된 베어링 수명의 절반으로 추정됩니다.

경험 중요:

· 런인: 20% 정격 속도로 4시간 주행, 화약 방출 확인.

· 갑작스러운 진동 증가(가속도>10g)는 불안정한 케이지 마모를 나타냅니다.

· 정정: 계산된 속도에 0.9(오일 윤활) 또는 0.8(그리스 윤활)을 곱하세요.

(D) PEEK (폴리에테르 에테르케톤, 종종 탄소/유리섬유 강화)

선정 및 지원:

· 혹독한 환경: 고온(~250°C), 공격적인 화학물질, 무오일 윤활.

· 의료 장비, 반도체 제조, 항공우주 베어링 분야.

· 마찰이 적고, 소음이 적으며, 방사선 저항성.

주의사항:

· 매우 비싼 비용(나일론 10-20×).

· 고온에서는 강도가 크게 떨어지며, 섬유 보강이 필요합니다.

· 금속보다 탄성 계수가 낮으면 과도한 탄성 변형을 일으킬 수 있습니다.

경험 중요:

· 시뮬레이션 환경에서 120% 정격 속도로 30분간 시험 운행하며 변형 여부를 확인하세요.

· 경험적 규칙: 장기 작동 온도는 유리 전이 온도의 <80%(~143°C)여야 합니다.

· 케이지 표면이 하얗게 변하면 윤활유 부적합성을 나타내므로 PFPE 오일로 전환하세요.

· 케이지 수명은 균열 전파 같은 파단 역학 모델을 사용하여 추정할 수 있습니다.

· 속도 제한은 밀도와 강도 값에서 FEA + 다중체 역학을 사용하여 계산 할 수 있습니다.

(E) 가공된 황동 케이지

선정 및 적용

· 고속, 중간에서 중량 부하(스핀들, 고속 변속기, 터보차저).

· 자연스럽게 롤링 요소에 대한 마찰이 적습니다.

· 열전도율이 좋아서 마찰열을 제거하는 데 도움이 됩니다.

주의사항:

· 비용이 많이 들었고(주조 또는 고체 가공).

· 특정 윤활유 첨가제(활성 황)로 인해 부식에 취약합니다.

· 고밀도(≈8.5 g/cm³) – 매우 빠른 속도에서는 원심력이 큽니다.

경험 중요:

· 속도 제한은 포켓과 롤링 요소 사이의 오일 필름 힘으로 결정할 수 있습니다.

· 온도에 미치는 영향은 명확히 알려져 있습니다.

· 작동 후 황동 표면에 어두운 점이 나타나면 윤활유 부식이 발생했으므로 오일 종류를 변경하세요.

· 단기 온도는 최대 180°C까지 허용했으나, 150°C 이상은 500시간마다 경도를 점검해야 합니다.

· 보정 계수: 계산된 제한 속도를 0.85에 곱하여 실질적인 안전 마진으로 삼았습니다.

(F) 가공 강철 케이지

선정 및 지원:

· 매우 큰 베어링(풍력 터빈 주 샤프트, 압연 공장, 슬루잉 링).

· 높은 신뢰성, 충격 저항성, 넓은 온도 범위(-40°C에서 +200°C).

· 보통 리벳 또는 일체형 구조입니다.

주의사항:

· 헤비 - 높은 원심력이 가해지며 고속 주행에는 적합하지 않습니다.

· 은, 아연 도금, 인산화 방지 등 녹 방지 처리가 필요합니다.

· 롤링 요소 걸림을 방지하기 위해 높은 가공 정밀도가 요구됩니다.

· 검사: 보어스코프를 사용해 포켓 가장자리를 점검하세요 - 소성 변형은 경도를 높이거나 필레를 크게 만듭니다.

· 유지보수: 2000시간마다 리벳의 느슨함을 점검하세요.

경험 중요:

· 정정: 실제 허용 속도 = 열 균형 계수× 계산된 제한 속도(일반적으로 0.8–0.9).

· 피로 수명은 재료 강도에 따라 10⁷ 사이클에서 점검되었습니다.

(G) 알루미늄 합금 케이지

선정 및 지원:

· 항공기 엔진 주 축, 고속 압축기.

· 가벼움(≈2.7 g/cm³), 높은 비강도.

· 보통 마모 저항성을 높이기 위해 경질 양극산화 처리를 합니다.

주의사항:

· 프렛 마모에 민감함(양극산화 층이 손상되면 기본 금속이 빠르게 마모됨).

· 강철보다 열팽창이 더 크기 때문에 가이드 간극은 고온에서 특수 설계가 필요합니다.

· 알칼리성 윤활제나 바닷물 환경에는 사용하지 않습니다.

· 검사: 양극산화층은 벗겨져서는 안 되며, 벗겨지면 즉시 교체하세요.

경험 중요:

· 실습적 조립 간격: 실온에서 가이드 간격은 강철 케이지보다 0.02-0.04 mm 더 큽니다.

· 진동 스펙트럼이 반 주파수 소용돌이를 보인다면 속도를 10% 줄이거나 오일 흐름을 증가시키세요.

· 유한요소 해석은 잘 확립되어 있으며, 열응력 및 원심 응력을 정확히 계산할 수 있습니다.

· 회전역학 모델은 케이지 소용돌이 안정성을 예측할 수 있습니다.