실험계획법을 이용한 립 시일 자동 조심 롤러 베어링의 최적 설계와 KS B 2019 표준에 따른 정격 수명 결과의 비교분석(검증)

Comparison of Optimal Design of Lip Seal Self-Aligning Roller Bearing Using Design of Experiments and Rating Life Results According to KS B 2019 Standard (Validation)

본 연구에서는 립 시일 자동 조심 롤러 베어링의 최적 설계와 함께 정격 수명 결과와 비교분석 하였다. 베어링수명에 영향을 미치는 가장 큰 요인은 작용 하중, 즉 응력이라고 할 수 있다. 이 논문에서는 응력에 영향을 미치는 인자로 베어링의 롤러 개수, 롤러 지름, 롤러 길이를 선정하였다. 실험계획법으로 FEM 해석한 결과 롤러 개수가 44개, 롤러 지름 Ø17.5 mm, 롤러 길이 28 mm일 경우에 최대등가응력이 936 MPa로서 작용응력의 최소 값을 얻을 수 있었다. 수명계산은 KS B 2019(2016) ‘구름 베어링-동 정격 하중과 정격 수명’ 표준에서 규정한 정격 수명 계산식을 따랐다. 롤러 개수 44개, 롤러 지름 Ø17.5 mm, 롤러 길이 28 mm일 때 수명이 가장 큰 것으로 분석되었다. 실험계획법을 통한 베어링의 최적설계 결과와 KS B 2019에서 규정한 롤러 베어링의 정격 수명 결과와 일치하는 것을 확인할 수 있었다.

In this study, the optimal design of the lip seal self-aligning roller bearing and the rating life results were compared and analyzed. There are many factors that affect bearing life, but the biggest factor is the applied load, or stress. In this paper, the number of rollers, roller diameters, and roller lengths of bearings were selected as factors affecting stress. As a result of the FEM analysis by the design of experiments, the maximum equivalent stress was 936 MPa, the minimum value of the applied stress, when the number of rollers was 44, the diameter of the roller was 17.5 mm, and the length of the roller was 28 mm. The life calculation was based on the formula for calculating the rating life specified in KS B 2019 (2016) ‘Rolling bearings-Dynamic load ratings and rating life’. When the number of rollers was 44, the diameter of the roller was 17.5 mm, and the length of the roller was 28 mm, it was analyzed that the life was the longest. It was confirmed that the optimal design results of the bearing through the design of experiments and the rating life results of the roller bearing specified in KS B 2019 were consistent.