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미끄럼 베어링에서의 신뢰성 설계

전문가 제언: ○ 회전운동을 정확하게 하도록 안내하는 베어링은 기계의 회전부분에 반드시 사용되고 있다. 베어링은 내부구조에 따라 구름 베어링(roller bearing)과 미끄럼 베어링(sliding bearing)으로 분류된다. 구름베어링은 점 또는 선 접촉을 하며 회전속도가 빠르고 작은 힘을 받는 축에 사용하지만 미끄럼 베어링은 면 접촉을 하며 회전속도가 느리고 큰 힘을 받는 축에 사용된다. 그리고 미끄럼 베어링은 기능면으로는 뛰어나지만 가격이나 호완성의 면에서는 구름 베어링이 뛰어나다.

○ 유체윤활 환경에서 미끄럼 베어링의 수명은 마모, 부식, 피로, 부식마모 등에 의해 정해지며, 특히 반복하중에서는 피로손상이 수명에 현저한 영향을 미친다. 피로수명은 사용 조건인 하중, 온도에 대한 베어링 재료의 설계로 제어가 가능하다. 이 해설은 내연기관 등 유체윤할 하에서 사용되고 있는 Al합금 미끄럼 베어링의 요구특성과 신뢰성 설계를 중심으로 설명한 것이다.

○ 베어링의 사용수명을 연장하기 위해서는 마모, 마찰, 윤활의 3요소가 복잡하게 작용해 쉽지 않으나 베어링의 요구특성인 친화성, 내마모성, 내피로성, 내소착성 등과 재료개발, 열처리, 표면가공, 접촉면압 설계 등과의 관계에 대해서 확률적으로 검토함은 매우 중요하다. 그러나 베어링은 기계 시스템에 조립되어 있음으로 품질보증 또는 신뢰성 향상에 필요한 설계 자료를 얻기는 쉽지 않다.

○ 국내의 경우 대학과 연구소 등에서 ① 베어링의 형상해석, ② 윤활해석, ③ 마모기구 및 표면형상, ④ 정적 및 동적특성 해석 시스템 개발, ⑤ 전자부품의 신뢰성 설계기술 등이 연구되고 있으나 미국, 일본, 독일 등에 비하여 미끄럼 베어링의 기술수준은 낮다고 평가된다.

○ Engineering Village에서 ‘sliding bearing’을 검색한 결과 미국, 일본, 독일 등에 비해 한국은 관련 국제학술논문 건수가 세계 11위로 열세이므로 앞으로 환경문제와 관련하여 자동차산업에서 미끄럼 베어링의 신뢰성 향상을 위한 연구개발이 추진되어야 할 것이다.

저자: tomikawa Takashi
자료유형: 학술정보