하중 지지: 모터에서 피니언 기어로 토크를 전달하고 궁극적으로 편심 부싱으로 전달되는 카운터샤프트의 반경 방향 및 축 방향 하중을 지탱합니다.
마찰 감소: 회전하는 카운터샤프트와 고정 하우징 사이에 마찰이 적은 인터페이스를 제공하여 고속 회전(일반적으로 500~1500rpm) 중에 에너지 손실과 열 발생을 최소화합니다.
정렬 유지 관리: 카운터샤프트가 하우징과 동심원을 유지하도록 하여 기어와 베어링의 과도한 마모를 일으킬 수 있는 정렬 불량을 방지합니다.
오염 방지: 베어링 인터페이스에 먼지, 광석 입자 및 습기가 유입되는 것을 차단하는 씰 역할을 하여 부싱과 카운터샤프트의 수명을 연장합니다.
부싱 바디: 주요 원통형 부분으로, 일반적으로 베어링 청동(예: ZCuSn10Pb1) 또는 바빗 금속(주석 기반 또는 납 기반 합금)으로 제작되어 우수한 마찰 방지 특성을 제공합니다. 일부 고하중 설계에는 강철 백킹 바이메탈 부싱(소결 청동 또는 PTFE 라이닝이 있는 강철 쉘)이 사용됩니다.
내부 베어링 표면: 정밀 가공된 표면으로 거칠기가 낮고(라0.8~1.6μm) 카운터샤프트와 직접 접촉하며, 종종 윤활유를 유지하고 마찰 감소를 향상시키기 위한 오일 홈이나 포켓이 있습니다.
외부 표면: 하우징 보어에 맞춰지는 원통형 또는 약간 가늘어진 외부 표면으로, 하우징에 대한 회전을 방지하기 위해 간섭 맞춤(0.01~0.05mm)이 적용됩니다.
플랜지(선택 사항): 하우징 내에서 부싱의 축 방향 이동을 제한하고 축 방향 하중에 대한 추가 지지력을 제공하기 위해 한쪽 끝에 방사형 플랜지가 있습니다.
윤활 기능:
오일 그루브: 베어링 인터페이스 전체에 윤활유를 균등하게 분배하는 내부 표면의 원주 방향 또는 축 방향 홈(깊이 0.5~2mm)입니다.
오일 홀: 외부 표면과 내부 홈을 연결하는 작은 구멍(φ3–φ8 mm)으로, 윤활제가 하우징의 오일 통로에서 부싱으로 흐를 수 있습니다.
추력면(선택 사항): 축 방향 하중을 견디기 위해 부싱 끝이나 플랜지에 가공된 표면으로, 종종 안정성을 높이기 위해 추력 와셔와 함께 사용됩니다.
재료 선택:
베어링 청동(ZCuSn10Pb1)은 높은 피로 강도, 우수한 열전도도, 그리고 강축과의 호환성으로 선호됩니다. 베어링 청동의 조성은 주석 9~11%, 납 0.5~1.0%, 그리고 구리 잔량으로 조절되어 헤비 80~100의 경도를 보장합니다.
주조:
원심 주조: 원통형 부싱의 경우, 용융 청동을 회전하는 금형(1000~3000 분당 회전수)에 주입하여 미세한 입자 크기를 가진 치밀하고 균일한 구조를 형성합니다. 이 방법은 동심도를 확보하고 기공률을 감소시킵니다.
모래 주조플랜지형 또는 복잡한 형상의 부싱에는 오일 홀이나 홈을 형성하기 위한 코어가 있는 사형 주형을 사용합니다. 완벽한 충진을 위해 주입 온도는 1000~1100°C입니다.
열처리:
청동 부싱은 주조 응력을 완화하고 기계 가공성을 개선하기 위해 500~600°C에서 1~2시간 동안 어닐링 처리를 거친 후 천천히 냉각됩니다.
가공 및 마무리:
거친 가공: 주조된 소재를 선반에서 돌려 외경, 내경, 플랜지(해당되는 경우)를 가공하여 0.5~1mm의 마무리 여유를 남깁니다.
마무리 가공: 내경 및 외경 표면은 정밀 선삭 가공을 통해 치수 공차(IT6–IT7)와 표면 조도 라0.8μm를 달성했습니다. 내경은 우수한 진원도(≤0.005mm)를 위해 연마 가공되었습니다.
오일 그루브 가공: 내부 표면에 정밀한 깊이와 간격으로 홈을 밀링하거나 브로칭하여 윤활유를 최적으로 분배합니다.
강철 껍질 준비: 저탄소강(Q235) 튜브 또는 플랜지를 원하는 외부 치수로 인발하거나 기계로 가공한 다음 세척하고 거칠게 처리하여 베어링 층과의 접합력을 강화합니다.
베어링 층 적용:
소결: 청동 분말(예: CuSn10)을 보호 분위기에서 800~900°C에서 강철 쉘에 소결하여 0.5~2mm 두께의 다공성 층을 형성합니다.
롤 본딩: 얇은 청동 또는 구리 시트를 고압 하에 강철 껍질 위로 압연하여 금속적 결합을 형성합니다.
최종 가공: 내부 표면은 필요한 치수와 거칠기로 가공되며, 필요에 따라 오일 홈이 추가됩니다.
재료 테스트:
화학 성분 분석(분광법)을 통해 청동 합금이 표준을 충족하는지 확인합니다(예: ZCuSn10Pb1: 주석 9~11%, 납 0.5~1.0%).
경도 테스트(브리넬)를 통해 청동 부싱의 경도가 헤비 70~90이며, 이는 내마모성과 연성의 균형을 이룹니다.
치수 정확도 검사:
좌표 측정기(CMM)는 내경과 외경, 벽 두께 균일성, 플랜지 두께를 검사하며, 주요 치수에 대한 허용 오차는 ±0.01mm로 제어됩니다.
내부 표면의 진원도와 원통도는 진원도 측정기를 사용하여 측정하며, 불균일한 마모를 방지하기 위해 값이 ≤0.005mm인지 확인합니다.
미세 구조 분석:
금속조직 검사는 청동의 경우 기공률(≤5%)과 이중 금속 부싱의 접합 품질(강철과 베어링 층 사이에 박리 없음)을 점검합니다.
성능 테스트:
마찰 계수 테스트: 트라이보미터는 시뮬레이션된 하중 및 속도 조건에서 마찰 계수를 측정하는데, 적절한 윤활을 통해 ≤0.15의 값이 필요합니다.
마모 테스트: 핀온디스크 테스트는 부싱 소재에 10⁶ 사이클을 가하며, 긴 서비스 수명을 보장하기 위해 중량 감소를 ≤5mg으로 제한합니다.
맞춤 및 조립 검사:
부싱은 간섭 맞춤을 검증하기 위해 테스트 하우징에 시험적으로 장착됩니다. 왜곡 없이 가벼운 압력(5~20kN)이 필요해야 합니다.
내부 보어는 표준 카운터샤프트 샘플과의 호환성을 검사하여 결합 없이 원활하게 회전하는지 확인합니다.
