51101 스러스트 볼 베어링: 유압, 자동차 및 정밀 기기용 축 방향 하중
I. 제품 개요
51101 스러스트 볼 베어링은 효율적인 축 방향 하중 처리가 필요한 기계 장치용으로 설계된 고정밀 기계 부품입니다. 511(단방향 스러스트 볼 베어링) 시리즈의 핵심 구성 요소로서, 내경(d) 12mm, 외경(D) 26mm, 폭(T) 9mm의 컴팩트한 치수 매개변수를 특징으로 합니다. 결합된 하중을 처리하는 테이퍼 롤러 베어링과 달리, 이 베어링은 축 방향 하중 전달에 특화되어 있으며, 방사형 하중을 견딜 수 없어 기계 장치가 주로 축 방향 힘을 받는 응용 분야(예: 수직 샤프트, 유압 실린더)에 이상적입니다. 컴팩트한 구조로 인해 제한된 공간 시나리오에 설치할 수 있으며, 조립 시 엄격한 정렬 요구 사항은 안정적인 작동과 긴 수명을 보장합니다.
II. 구조 설계
2.1 구름 요소
51101 베어링은 고정밀 구형 볼을 구름 요소로 사용하며, 일반적으로 고탄소 크롬 베어링 강(GCr15)으로 만들어집니다. 담금질 및 저온 템퍼링 후 볼은 HRC58-64의 표면 경도를 달성하여 뛰어난 내마모성과 충격 인성을 보장합니다. 제조 공정은 엄격한 품질 표준을 준수합니다. 치수 공차는 P0-P4 등급 내에서 제어되며, 표면 거칠기(Ra)는 ≤0.08μm입니다. 구형 모양은 궤도면과의 점 접촉을 가능하게 하여 축 방향 하중 전달 중 마찰을 줄이고 중간 속도에서도 부드러운 회전을 보장합니다.
2.2 궤도면(와셔)
베어링은 두 개의 정밀 가공 와셔로 구성됩니다. 샤프트 와셔(내부 와셔, 샤프트에 장착) 및 하우징 와셔(외부 와셔, 하우징에 장착). 두 와셔 모두 접촉면에 원형 홈(궤도면)이 있어 볼의 곡률에 맞춰 안정적인 하중 전달을 보장합니다. 궤도면은 침탄(케이스 깊이 1.0-2.0mm), 담금질 및 템퍼링을 거쳐 HRC58-64의 표면 경도와 높은 피로 강도를 얻습니다. 이 설계를 통해 축 방향 힘이 볼-궤도면 접촉점에 고르게 분산되어 국부 응력 집중을 방지하고 베어링의 수명을 연장합니다.
2.3 케이지
가볍지만 내구성이 뛰어난 케이지는 구형 볼을 분리하고 안내하여 작동 중 인접한 볼 간의 충돌 및 마찰을 방지합니다. 케이지는 일반적으로 저탄소강(08F) 또는 엔지니어링 플라스틱(부식에 민감한 시나리오의 경우 나일론 66)으로 만들어집니다. 강철 케이지의 경우 내마모성과 방청성을 향상시키기 위해 표면 인산염 처리가 적용됩니다. 플라스틱 케이지는 마찰이 적고 작동이 조용하여 저속에서 중간 속도 응용 분야에 적합합니다. 케이지의 정밀 가공된 포켓은 볼이 균등하게 간격을 유지하도록 하여 안정적인 축 방향 하중 분배를 유지하고 베어링의 전반적인 신뢰성을 향상시킵니다.
III. 성능 특성
3.1 축 방향 하중 지지 능력
51101 스러스트 볼 베어링은 단방향 축 방향 하중 처리에 최적화되어 있습니다. 기본 정격 동적 하중 정격(Ca)은 약 10.5kN이고 기본 정격 정적 하중 정격(C0a)은 약 15.2kN입니다(값은 제조업체에 따라 다름). 최대 10kN의 연속 축 방향 하중과 최대 15kN의 단기 충격 축 방향 하중을 견딜 수 있어 소형 유압 모터 샤프트, 수직 펌프 엔드 캡 및 정밀 기기 스핀들과 같은 경량에서 중간 하중 응용 분야에 적합합니다. 참고: 방사형 하중을 견딜 수 없습니다. 작은 방사형 힘(축 방향 하중의 5% 초과)조차도 볼 응력 불균형 및 마모 가속을 유발합니다.
3.2 속도 적응성
점 접촉 설계 및 축 방향 하중 초점 때문에 51101 베어링은 저속에서 중간 속도 작동에 적합합니다. 기준 속도(그리스 윤활)는 약 6000 r/min이고 제한 속도(오일 배스 윤활)는 최대 8000 r/min에 이릅니다. 고속 작동(8000 r/min 초과)은 원심력으로 인한 볼 미끄러짐을 유발하여 마찰과 온도(90°C 초과)를 증가시킬 수 있습니다. 고속 시나리오의 경우 성능 유지를 위해 추가 냉각 조치(예: 오일 미스트 윤활) 및 샤프트의 정밀 밸런싱이 권장됩니다.
3.3 정렬 민감도 및 완화
51101 베어링은 샤프트와 하우징 사이의 축 방향 정렬 불량에 매우 민감합니다. 0.1°의 정렬 불량조차도 볼과 궤도면 사이의 불균등한 접촉을 유발하여 진동, 소음 증가 및 수명 감소로 이어질 수 있습니다. 완화 조치에는 다음이 포함됩니다. 1) 샤프트와 하우징 엔드 면이 수직이 되도록 정밀 가공 사용(수직도 공차 ≤0.01mm); 2) 샤프트 와셔와 샤프트 사이, 하우징 와셔와 하우징 사이에 약간의 축 방향 조정을 허용하기 위해 헐거운 끼워맞춤(H7/h6) 채택; 3) 사소한 정렬 불량이 발생하기 쉬운 응용 분야(예: 진동 장비)에서 축 방향 편차를 보상하기 위해 자동 정렬 와셔와 페어링.
IV. 응용 분야
4.1 산업 기계
산업 환경에서 51101 베어링은 다음과 같은 분야에서 널리 사용됩니다. 1) 소형 유압/공압 실린더—피스톤 움직임으로부터의 축 방향 추력을 지원합니다. 2) 수직 펌프 및 팬—임펠러 또는 팬 블레이드 회전으로부터의 축 방향 하중을 처리합니다. 3) 정밀 기어박스(경량)—기어 맞물림으로부터의 축 방향 추력을 수용합니다. 4) 인쇄 기계—축 방향 위치를 유지하고 부드러운 회전을 위해 롤러 엔드 샤프트에 사용됩니다.
4.2 자동차 및 오토바이 산업
자동차 및 오토바이 응용 분야에서는 주로 다음과 같은 분야에서 사용됩니다. 1) 오토바이 클러치 시스템—클러치 체결/해제로부터의 축 방향 추력을 지원합니다. 2) 소형 자동차 보조 부품(예: 전동 창 모터, 와이퍼 모터)—모터 로터 움직임으로부터의 축 방향 하중을 처리합니다. 3) 자동차 에어컨 압축기—작동 중 압축기 샤프트의 축 방향 안정성을 유지합니다.
4.3 정밀 기기 및 전기 장비
51101 베어링의 컴팩트한 크기와 높은 정밀도는 다음과 같은 분야에 적합합니다. 1) 정밀 측정 기기(예: 캘리퍼, 다이얼 표시기)—내부 부품의 부드러운 축 방향 움직임을 보장합니다. 2) 소형 전기 모터(500W-2kW)—모터 로터로부터의 축 방향 추력을 지원합니다. 3) 가전 제품(예: 세탁기 배수 펌프, 공기 청정기 팬)—컴팩트한 공간에서 가벼운 축 방향 하중을 처리합니다.
V. 치수 및 사양 매개변수
| 치수 유형 | 값 |
| 내경(d) | 12mm |
| 외경(D) | 26mm |
| 폭(T) | 9mm |
| 기본 정격 동적 하중 정격(Ca) | 약 10.5kN(제조업체에 따라 다름) |
| 기본 정격 정적 하중 정격(C0a) | 약 15.2kN(제조업체에 따라 다름) |
| 기준 속도(그리스 윤활) | 약 6000 r/min |
| 제한 속도(오일 배스 윤활) | 최대 8000 r/min |
| 모따기 치수(r(min.)) | 0.6mm |
| 샤프트 와셔 내경(d1) | 12mm(샤프트와 간섭 끼워맞춤) |
| 하우징 와셔 외경(D1) | 26mm(하우징과 헐거운 끼워맞춤) |
| 볼 재질 | 고탄소 크롬 베어링 강(GCr15) |
| 케이지 재질 | 저탄소강(08F, 인산염 처리); 나일론 66(내식성 모델) |
| 윤활 옵션 | 일반 사용을 위한 리튬 기반 그리스(NLGI 2, 낙하점 ≥180°C); 고온(120-180°C) 환경을 위한 합성 그리스(폴리우레아 기반); 중간 속도 응용 분야를 위한 오일 배스 윤활(ISO VG 32-68) |
VI. 유지 관리 요점
6.1 윤활 관리
적절한 윤활은 마찰을 줄이고 수명을 연장하는 데 중요합니다. 1) 그리스 윤활: NLGI 2 리튬 기반 그리스를 사용하고 베어링 내부 공간의 1/2-2/3을 채웁니다(볼과 궤도면 사이의 완전한 접촉 보장); 2) 고온 환경: 합성 폴리우레아 그리스로 전환(작동 온도 -20°C ~ 180°C); 3) 오일 윤활: 중간 속도 시나리오의 경우 ISO VG 32-68 산업용 오일을 채택합니다. 윤활 간격: 정상 작동의 경우 2-3개월마다, 먼지가 많거나 진동이 있는 환경의 경우 1개월마다.
6.2 정기 검사
빈번한 검사는 조기 고장을 방지합니다. 1) 육안 검사: 궤도면 피팅, 볼 박리 또는 케이지 변형을 확인합니다. 2) 진동 모니터링: 정상 진동 ≤1.8mm/s; 3.0mm/s 초과는 정렬 불량 또는 마모를 나타냅니다. 3) 온도 모니터링: 정상 작동 온도 ≤80°C; 90°C 초과는 윤활제 열화 또는 볼 미끄러짐을 나타냅니다. 정밀 기기의 경우 내부 결함을 감지하기 위해 매월 초음파 검사를 수행합니다.
6.3 설치 주의 사항
6.4 보관 고려 사항
깨끗하고 건조한 창고에 보관(온도 5-25°C, 습도 ≤50%): 1) 포장: 원래 밀봉된 방청 포장 상태로 유지합니다. 손상된 포장은 방청 필름으로 진공 밀봉해야 합니다. 2) 배치: 평평한 선반에 수평으로 보관하고 최대 적재 높이는 2층입니다(와셔 변형 방지). 3) 검사: 3개월마다 검사합니다. 녹이 발견되면 등유로 세척하고 압축 공기로 건조한 다음 방청유를 바르고 다시 포장합니다.
