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베어링 KS규격 적용법 (일반기계기사/전산응용기계제도기능사)실기

베어링의 끼워맞춤 및 베어링 공차 적용

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베어링 끼워맞춤 규격에 대한 정리

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베어링의 끼워맞춤 및 베어링 공차 적용

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베어링의 끼워맞춤 및 베어링 공차 적용

베어링의 끼워맞춤에 대해서 많은 설계자들이 고민을 하는 경우를 보았다.

물론 본인도 그렇고..^^자격시험을 준비하시는 분들도 포털에 문의를 많이 한 내용들이 있다.

간략하게 조사하고 공부한 것을 옮겨본다.

구름베어링의 끼워맞춤을 이해하고 적용하려면 먼저 베어링이 설치되어 있는 장치나 기계에서 어떤 하중을 받고 있는지를 정확히 알아야 할 필요가 있다. 일반적으로 시험 과제도면에 나오는 동력전달장치 등의 경우 일체 하우징 구멍에서 하중의 종류 중 외륜 회전하중을 받는 보통하중 또는 중하중인 경우 N7을 적용하면 무리가 없을 것이다. 주로 볼베어링에 적용하며, 가벼운하중(경하중) 또는 변동하중을 받는 경우는 M7을 적용해주면 된다. 또한 외륜정지하중의 조건에서 모든 종류의 하중에 적용할 수 있는 하우징구멍의 공차등급은 H7, 경하중 또는 보통하중인 경우 H8을 적용해주면 된다.

반면 베어링에 끼워지는 축의 경우에는 축 지름과 적용 하중에 따라 축의 공차 범위 등급을 선정할 수가 있는데 예를 들어 하중의 조건이 내륜 회전하중 또는 방향부정하중이면서 보통하중을 받는 경우 축 지름에 따라서 js5, k5, m5, m6, n6, p6, r6를 적용하며 경하중 또는 변동하중인 경우 축 지름에 따라서 h5, js6, k6, m6를 적용하면 된다. 아래표에 나타낸 축과 구멍에 적용하는 공차 범위 등급은 KS와 JIS가 동일한 규격으로 규정하고 있는 내용이므로 참고하기 바란다.

베어링 끼워맞춤 공차 선정 순서

① 조립도에 적용된 베어링의 규격을 보거나 규격이 없는 경우 직접 재서 안지름, 바깥지름, 폭을 보고 KS규격에서 찾아 축지름과 적용하중을 선택한다.

② 축이 회전하는 경우 내륜회전하중 축은 고정이고 하우징이 회전하는 경우 외륜회전란을 선택하여 해당하는 공차를 선택한다.

③ 레이디얼 베어링(0급, 6X급, 6급)에 대하여 일반적으로 사용하는 축과 하우징 구멍의 공차 범위 등급에서 해당하는 것을 선택한다.
[Key point]
도면에 적용한 베어링의 규격에서 적용할 하중을 선택할 수도 있다. 베어링의 호칭번호 중에 두 번째 숫자로 표기하는 베어링 계열기호(지름번호)는 예를 들어 단열 깊은 홈 볼베어링 6204에서 2는 치수계열기호 02에서 0을 뺀 것이고 이 치수계열기호가 커짐에 따라 베어링의 폭과 바깥지름이 커지므로 적용하중하고 연관이 있게 되는 것이다. 0,1의 경우 아주 경하중용 2는 경하중용 3은 보통하중용 4는 큰하중용으로 구분할 수 있다. 베어링의 치수가 나와 있는 규격을 살펴보면 금방 이해할 수 있을 것이다.(예 : 6000, 6200, 6300의 베어링의 안지름은 10mm로 동일하지만 베어링의 바깥지름과 폭의 치수는 다른 것을 알 수 있다.)

레이디얼 베어링(0급, 6X급, 6급)에 대하여 일반적으로 사용하는

축의 공차 범위 등급 [KS B 2051]
조 건 볼베어링 원통롤러베어링

원뿔롤러베어링 자동조심

롤러베어링 축의 공차등급 비고 축 지름(mm) 초과 이하 초과 이하 초과 이하 원통구멍 베어링(0급, 6X급, 6급) 내륜회전하중 또는

방향부정하중 경하중

또는

변동하중 –

18

100

– 18

100

200

– –

–

40

140 –

40

140

200 –

–

–

– –

–

–

– h5

js6

k6

m6 정밀도를 필요로 하는 경우 js6, k6, m6 대신에 js5, k5, m5를 사용한다. 보통하중 –

18

100

140

200

–

– 18

100

140

200

280

–

– –

–

40

100

140

200

– –

40

100

140

200

400

– –

–

40

65

100

140

280 –

40

65

100

140

280

500 js5

k5

m5

m6

n6

p6

r6 단열 앵귤러 볼 베어링 및 원뿔롤러베어링인 경우 끼워맞춤으로 인한 내부 틈새의 변화를 고려할 필요가 없으므로 k5, m5 대신에 k6, m6를 사용할 수 있다. 중하중

또는

충격하중 –

–

– –

–

– 50

140

200 140

200

– 50

100

140 100

140

200 n6

p6

r6 보통 틈새의 베어링보다 큰 내부 틈새의 베어링이 필요하다. 내륜정지하중 내륜이 축 위를 쉽게 움직일 필요가 있다. 전체 축 지름 g6 정밀도를 필요로 하는 경우 g5를 사용한다. 큰 베어링에서는 쉽게 움직일 수 있도록 f6을 사용해도 된다. 내륜이 축 위를 쉽게 움직일 필요가 없다. 전체 축 지름 h6 정밀도를 필요로 하는 경우 h5를 사용한다. 중심축하중 전체 축 지름 js6 – 테이퍼 구멍 베어링(0급) (어댑터 부착 또는 분리 슬리브 부착) 전체하중 전체 축 지름 h9/IT5 전도축(伝導軸) 등에서는 h10/IT7로 해도 좋다.
[비고]
1. IT5 및 IT7은 축의 진원도 공차, 원통도 공차등의 값을 표시한다.

2. 위 표는 강제 중실축에 적용한다.

레이디얼 베어링(0급, 6X급, 6급)에 대하여 일반적으로 사용하는 하우징 구멍의 공차 범위 등급 [KS B 2051]
조건 하우징 구멍의 공차범위 등급 비 고 적용예(참고) 하우징

(Housing) 하중의 종류 외륜의 축 방향의 이동 일체 하우징

또는

2분할 하우징 외륜정지

하중 모든 종류의 하중 쉽게 이동할 수 있다. H7 대형베어링 또는 외륜과 하우징의 온도차가 큰 경우 G7을 사용해도 된다. 일반 베어링 장치

철도차량차축

전도장치 등 경하중 또는 보통하중 H8 – 축과 내륜이 고온으로 된다. G7 대형베어링 또는 외륜과 하우징의 온도차가 큰 경우 F7을 사용해도 된다. 건조 실린더 등 일체 하우징 경하중 또는 보통하중에서 정밀 회전을 요한다. 원칙적으로 이동할 수 없다. K6 주로 롤러베어링에 적용된다. 이동할 수 있다. JS6 주로 볼베어링에 적용된다. 조용한 운전을 요한다. 쉽게 이동할 수 있다. H6 – 방향부정

하중 경하중 또는 보통하중 통상 이동할 수 있다. JS7 정밀을 요하는 경우 JS7, K7 대신에 JS6, K6을 사용한다. 전동기, 펌프, 크랭크축의 주베어링 등 보통하중 또는 중하중 이동할 수 없다. K7 큰 충격하중 이동할 수 없다. M7 – 트랙션 모터 등 외륜회전

하중 경하중 또는 변동하중 이동할 수 없다. M7 – 컨베이어롤러, 텐션풀리 등 보통하중 또는 중하중 이동할 수 없다. N7 주로 볼베어링에 적용된다. 얇은 하우징에서 중하중 또는 큰 충격하중 이동할 수 없다. P7 주로 롤러베어링에 적용된다.
[비고]
1. 위 표는 주철제 하우징 또는 강제 하우징에 적용한다.

2. 베어링에 중심 축 하중만 걸리는 경우 외륜에 레이디얼 방향의 틈새를 주는 공차범위 등급을 선정한다.

베어링의 회전 및 하중 조건에 따른 끼워맞춤 일반기준

아래 표에 정리해놓은 것처럼 먼저 조립도를 분석하여 어떤 하중이 걸리고 베어링의 내륜이 회전하는지 외륜은 고정인지에 따라 내륜회전하중에 외륜정지하중이라면 끼워맞춤은 내륜의 경우 억지끼워맞춤으로 외륜의 경우 헐거운 끼워맞춤으로 해주면 된다.

1) 내륜 회전·외륜 정지(하중의 종류 : 정지)

내륜과 축의 맞물림에는 「억지끼워맞춤」가, 외륜과 하우징의 맞물림에는 「헐거운끼워맞춤」이 적합하다.

주된 사용예는 전동기나 평기어 장치 등.

2) 내륜 정지·외륜 회전(하중의 종류 : 회전)

내륜과 축의 맞물림에는 「억지끼워맞춤」이, 외륜과 하우징의 맞물림에는 「헐거운끼워맞춤」이 적합하다.

주요 사용 예는 불균형이 큰 바퀴 등.

3) 내륜 정지·외륜 회전(하중의 종류 : 정지)

내륜과 축의 맞물림에는 「헐거운끼워맞춤」이, 외륜과 하우징의 맞물림에는 「억지끼워맞춤」이 적합하다.

주된 사용예는, 정지축이 붙은 주행차나 도르래 등.

4) 내륜 회전·외륜 정지(하중의 종류 : 회전)

내륜과 축의 맞물림에는 「헐거운끼워맞춤」이, 외륜과 하우징의 맞물림에는 「억지끼워맞춤」이 적합하다.

주된 사용예는 불균형 진동의 특성을 가진 진동체 등.

5) 부정(불균형 하중이나 변동적인 하중이 있는 등 하중 방향이 일정하지 않은 경우)

내륜과 축, 외륜과 하우징 모두 “억지끼워맞춤”이 좋다고 되어 있다.

주요 사용 예는 크랭크 등.

베어링 제조사의 카다로그에 수록된 기술자료나 추천하는 권장 끼워맞춤을 참고하여 설계에 적용하는 것이 좋다.

베어링은 축과 하우징에 끼워맞춤하여 작동한다. “끼워맞춤”이란 축과 내륜, 하우징과 외륜이 끼워맞춤될 때의 경도의 정도를 말한다. 구름 베어링은 내륜·외륜을 축이나 하우징에 고정하여 하중을 받는 구조.

또, 구름 베어링의 작용으로서, 궤도륜과 축, 혹은 하우징의 끼워맞춤 면에서, 「레이디얼 방향」「액시얼 방향」 또는 「회전 방향」에 상대적인 움직임이 발생하지 않게 한다는 점을 들 수 있다.

「끼워맞춤」에는 베어링의 구멍의 치수가 축의 치수보다 작은 경우의 차이인 「죔새」가 있는지 여부에 따라 「억지끼워맞춤」「헐거운끼워맞춤」「중간끼워맞춤」 등의 종류로 구분할 수 있다.

베어링을 안전하게 고정하는 가장 효과적인 방법 중 하나는 궤도륜과 축 또는 하우징과의 끼워맞춤면에 죔새를 설계하는 것이다. 그 죔새를, 「억지끼워맞춤」으로 하는 방법이다. 또, 이러한 방법으로 설계하는 것으로, 베어링의 부하 능력이 손상되지 않는다는 장점도 있다.

단, 억지끼워맞춤을 채용하면 베어링의 분해 작업의 간편성을 떨어진다는 단점도 고려할 필요가 있다. 또한 자유측 베어링에 비분리 베어링을 사용할 때에는 축 방향으로 이동할 수 없다는 점도 고려해야 한다.

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[KS 규격 적용] 베어링

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목차

0. 관련 규격

1. 개념

2. KS 규격 & 작업 방법

2-1) 치수 기입

2-2) 표면 거칠기

2-3) 끼워맞춤 공차 (KS B 2051)

0. 관련 규격

– KS B 2023: 구름 베어링 – 깊은 홈 볼 베어링

– KS B 2051: 구름 베어링의 부착 관계 치수 및 끼워 맞춤 (폐지)
[KS B 2023 (2016)] 깊은 홈 볼 베어링 지름 계열 7~0
[KS B 2023 (2016)] 깊은 홈 볼 베어링 지름 계열 1~4

1. 개념

출처: 한국NSK

베어링은 축의 회전을 원활하게 하면서, 축을 지지하는 기계요소입니다.

베어링 업체로는 대표적으로 독일의 셰플러,

일본의 NSK, 스웨덴의 SKF 등이 있습니다.

출처: 서진베아링(주)

베어링은 아래와 같이 분류됩니다.

하중 방향에 따라 → 레이디얼 / 스러스트 / 테이퍼 베어링

접촉 상태에 따라 → 미끄럼 / 구름 베어링 (볼, 롤러)

시험에서는 대부분 (레이디얼형 깊은 홈 볼베어링)이 출제됩니다.

베어링을 직접 제도하지는 않지만

본체, 커버, 축 등의 부품 제도에 참고하여 작업하셔야 합니다.

동력전달장치-1 도면을 예시로 설명드리겠습니다.

2. KS 규격 & 작업 방법

2-1) 치수 기입

동력전달장치-1 조립도

동력전달장치-1에는 본체 앞뒤로

번호 6005의 레이디얼형 볼베어링이 조립됩니다.

보통 기계장치에 레이디얼형 베어링이 들어가면

축의 정렬을 위해 양쪽으로 2개가 쓰입니다.

국가기술자격 실기시험용 KS 기계제도 규격 23. 깊은 홈 볼 베어링

조립도에 있는 베어링 호칭 번호를

pdf 규격표에서 검색합니다.

베어링 6005는 깊은 홈 볼 베어링이며

내경 d=Ø25, 외경 D=Ø47, 두께 B=12,

구석 둥글기 r=0.6입니다.

동력전달장치-1 축 인벤터 스케치

3D 모델링을 하고 2D로 가져가는 경우

3D 캐드에서 위 치수로 작업합니다.

축의 경우, 베어링 내경 접촉부(저널) 지름은

측정값 대신 규격값으로 작업하셔야 합니다.

대부분 도면상의 측정값과 규격값이 동일하게끔 인쇄됩니다.

동력전달장치-1 축 인벤터 모깎기

베어링 내경 구석과 닿는 부분도

규격의 둥글기 치수로 모깎기 작업을 합니다.

추후 도면에 둥글기 치수를 기입하는데, 이 치수가 없으면

어떤 절삭 공구를 사용하냐에 따라

베어링 구석 둥글기 치수보다 크게 가공될 수 있고

그렇게 되면 베어링이 조립되지 않습니다.

동력전달장치-1 본체 인벤터 모델링 동력전달장치-1 본체 인벤터 모깎기

본체의 경우, 베어링 외경 접촉부 지름을 규격값으로 작업합니다.

그리고 마찬가지로 외경 구석과 닿는 부분에

둥글기 치수로 모깎기 작업을 합니다.

동력전달장치-1 커버 인벤터 모델링

커버의 경우, 본체에서 베어링 앞에 조립될 부분은

베어링 외경과 같은 치수로 작업합니다.

2-2) 표면 거칠기

동력전달장치-1 축 도면 (베어링 무관 치수 생략) 동력전달장치-1 본체 도면 (베어링 무관 치수 생략) 동력전달장치-1 커버 도면 (베어링 무관 치수 생략)

베어링 작동 방식을 고려하여

베어링 옆 평면과 닿는 부분은 거칠기 x를 기입,

베어링 내경과 닿는 축 원통면(저널)과

베어링 외경과 닿는 본체 원통면에는 거칠기 y를 기입합니다.

2-3) 끼워맞춤 공차 (KS B 2051)

국가기술자격 실기시험용 KS 기계제도 규격 32. 베어링의 끼워 맞춤

시험에는 경하중 베어링도 많이 출제되는데,

Q-net의 pdf 규격의 베어링 끼워맞춤 표에는 보통 하중의 경우밖에 없습니다.

조립도의 베어링이 보통 하중 용이었다면

외륜 정지, 내륜 회전에 해당하는 공차를 기입하면 되지만

6005는 경하중 용이기 때문에

공차를 정확히 기입하려면 아래 내용을 외우셔야 합니다.

베어링 기본 기호 구성

베어링의 번호는 위와 같이 구성됩니다.

여기서 동력전달장치-1의 베어링 6005는

단열 깊은홈 볼베어링, 경하중용 베어링,

내경 25mm임을 알 수 있습니다.

KS 규격 레이디얼 베어링 끼워맞춤 공차

베어링 번호에서 알 수 있는 정보로

KS 규격에서 상응하는 공차를 찾아 기입합니다.

대부분은 내륜 회전 & 경하중 베어링이 있는 도면이 출제되기 때문에

위 표의 빨갛게 표시한 공차만 외우셔도

큰 지장이 없을거라 생각합니다.

채점 시에는 끼워맞춤 공차 기입 여부를 따지며

어떤 공차를 넣었는지는 큰 영향이 없다는 추측이 많습니다.

위 방법이 정석이지만, 시험 때 생각이 안난다면

pdf 규격의 공차대로 기입해도 무방할 것 같습니다.

정리하면 다음과 같습니다.

1. 치수 기입

1) 베어링 번호를 pdf 규격에서 검색

2) 규격의 내경 d, 외경 D, 두께 B,

구석 둥글기 r 치수 기준 축/커버/본체 작업

2. 표면거칠기

x: 베어링 옆 평면과 닿는 축, 본체, 커버의 평면

y: 베어링 내/외경과 닿는 축, 본체의 원통면

3. 끼워맞춤 공차 (KS B 2051)

1) 베어링 번호로 경하중/보통하중, 내경 치수 확인

2) KS 규격에서 상응하는 공차값으로 기입 (암기)

작업 영상은 아래 옥또캐드 유튜브를 참고하시기 바랍니다.

동력전달장치-1 축 모델링 – 인벤터 (자막 有)

동력전달장치-1 커버 모델링 – 인벤터 (자막 有)

동력전달장치-1 본체 모델링 – 인벤터 (자막 有)

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