17. 부하 지지 용량 및 사용 수명

17.1 원리

부하 지지 용량은 DIN 636 규격의 원리를 기반으로 합니다.

DIN 규격에 따르면 대부분의 응용에서 베어링의 작동 거동에 악영향을 주지 않는 범위 내에서 전동체 지름의 0.0001배에 해당하는 영구 전체 변형이 허용됩니다. 따라서 정정격 하중 C₀는 등가 정하중이 정정격 하중에 도달할 때 앞서 언급한 변형이 대략 발생하도록 충분히 높게 설정됩니다. 위의 전체 변형이 발생하지 않도록 하려면 동정격 하중 C를 기준으로 삼는 것이 권장됩니다.

동정격 하중 C는 공칭 사용 수명 L이 주행 거리 100 km에 도달할 때의 부하입니다. 사용 수명을 계산할 때는 가이드 레일에 수직으로 작용하는 부하뿐만 아니라 작용하는 모든 힘과 모멘트의 부하 스펙트럼도 함께 고려해야 한다는 점이 중요합니다.

사용 수명이란 가이드 레일이 견딜 수 있는 총 주행 거리(미터)를 의미하며, 이는 롤러 가이드 레일 구성요소 중 어느 하나에 눈에 띄는 재료 피로가 발생하기 전까지의 거리입니다. 동일한 구조의 가이드 레일 중 90%가 정상 작동 조건에서 해당 주행 거리에 도달하거나 이를 초과할 때 공칭 사용 수명이 달성됩니다.

가이드 레일의 사이징에 결정적인 것은 동정격 하중 C에 비례하여 발생하는 부하입니다.

카탈로그에 제시된 동정격 하중 C는 C₁₀₀의 정의에 상응(≙)합니다.

사용 수명의 정의

앞서 언급한 대로 동정격 하중 C₁₀₀는 100 km의 사용 수명을 기준으로 합니다. 다른 제조사들은 종종 50 km의 사용 수명에 대한 부하 용량 C₅₀을 제시합니다. 이 경우 산출되는 부하 용량은 DIN ISO 규격이 규정한 값 대비 20% 이상 높게 나타납니다.

볼 베어링에 대한 환산 예시

DIN ISO 규격에 따라 C₅₀ 부하 용량을 C₁₀₀로 환산:

C₁₀₀ = 0.79 · C₅₀

C₁₀₀ 부하 용량을 C₅₀로 환산:

C₅₀ = 1.26 · C₁₀₀

17.2 DIN ISO 규격에 따른 사용 수명 L의 계산

17.2.1 볼 가이드 레일의 공칭 사용 수명을 미터 단위로 계산하는 공식은 다음과 같습니다:

사건 확률 계수 a

롤러 접촉식 베어링의 부하 지지 용량은 DIN ISO 규격에 부합합니다. 이는 가이드 레일의 실사용 시 90% 확률로 초과 달성되는 사용 수명 계산 값을 나타냅니다.

앞서 언급한 90%의 이론적 사용 수명 확률로 충분하지 않은 경우, 사용 수명 값은 계수 a로 보정해야 합니다.

17.2.2 공칭 사용 수명을 시간 단위로 계산하는 공식은 다음과 같습니다:

17.2.3 유효 부하 지지 용량 C_eff

구조적 및 외부 영향으로 인해 MINI-X 제품의 동정격 하중 C가 저하될 수 있으며, 이러한 경우 C_eff를 계산해야 합니다.

접촉 계수 f_k

여러 개의 캐리지가 최소 간격(L_b < L)으로 등을 맞대어 장착된 경우, 가이드 레일 구성요소 및 장착면의 제조 공차로 인해 균일한 하중 분포를 달성하기 어렵습니다. 이러한 설치 상황은 접촉 계수 f_k로 반영할 수 있습니다:

17.2.4 동적 등가 하중 P

선형 가이드 레일 시스템에 작용하는 하중(F)은 작동 중 자주 변동합니다. 이러한 상황은 사용 수명 계산 시 고려해야 합니다. 주행 거리에 걸쳐 다양한 작동 조건에서 가이드 레일이 흡수하는 다양한 하중을 동적 등가 하중 P로 표현합니다.

정현파 부하