베어링의 변천 과정

★ 베어링의 역사와 변천과정

 

구름베어링이 오늘날의 구조로 형식을 갖추도록 된 것을 구름마찰의 이용이란 면에서 역사적으로
거슬러 올라가보면 기원전에 근원을 두고 있다.

마찰과 구름과를 연결하여 인류가 발명한 걸작인 구름베어링은 BC400년부터 AD1800년에 이르는
기나 긴 요람시대에서 1800~1900년의 유소년기를 지나서 현재의 청장년기를 맞이 하고 있다.

 

 

                           < 깊은홈 베어링의 구조 >        < 롤러 베어링 구조>

※ 구름마찰 이란?

물체가 운동하는 모습을 잘 관찰해 보면 크게 2가지 상태로 구분할 수 있습니다.
물체가 굴러가는(회전하며 나아가는) 경우와 구르지 않고 단순히 진행하는(미끄러지는) 경우 입니다.

전자는 땅에 떨어진 100원짜리 동전이 굴러가거나 도로에서 움직이는 자동차 바퀴의 경우이고

후자는 겨울에 즐겨 타는 눈썰매가 해당 됩니다. 

 

두 경우는 매우 큰 차이를 갖습니다. 미끄러지는 경우는 마찰면이 일정합니다.
바닥에 닿는 눈썰매의 면적이 운동 중에 변하지 않기 때문입니다.
(회전운동과 비교하여 이러한 운동을 병진운동이라고 합니다.)

이와는 다르게 자동차가 달리는 동안 바퀴는 계속해서 돌아갑니다.
따라서 지면과 마찰하는 부분은 매순간 달라집니다.

 
그것도 타이어 전체가 마찰하는 것이 아니라 타이어의 일부분만 닿게 됩니다.
실제로는 자동차 무게로 타이어가 눌리면서 “면”으로서 바닥과 마찰하지만 만약 바퀴가 원 모양을 유지하며 달릴 수 있다고 가정한다면 바닥과 마찰하는 부분은 “점”이 될 겁니다.

이때 이 “점”과 지면과의 정지 마찰력이 바로 구름 마찰력입니다.

 

이 정지 마찰력은 토크라고 불리는 회전력을 생기게 합니다.
타이어 축에서부터 지면과의 접점까지의 거리(타이어의 반지름)와 이 순간의 정지 마찰력을 곱하면 타이어를 돌아가게 하는 힘의 크기를 구할 수 있습니다.

이러한 회전력을 일상에서 응용하는 것으로 바로 지레 입니다.

결국 미끄럼 마찰이나 구름 마찰은 정지 마찰력과 운동 마찰력의 범주에서 벗어나는 개념이 아닙니다.
미끄럼 마찰은 병진운동에서의 정지 및 운동마찰력으로, 구름 마찰은 물체가 굴러갈 때 작용하는 정지 마찰력으로 설명할 수 있습니다.

 

★ 베어링 변천과정

 

 

 

1) BC 4000년
구름운동이 차로서 이용된 최고의 시대는 BC4000년 이라고 생각되어진다.
현재 남아 있는 가장오래된 차는 목제의 전차용 차륜으로 BC3000년경에 만들어진 것으로 추정되고 있지만, 고고학적 고찰에 의해 수백년 이전까지 그 문화를 거슬러 올라 갈수가 있다.

2) BC1900년
이 시대에는 금속제 차가 사용되었으며 윤활제를 부어 넣어면서 미끄러지는 방법이 취해진 것 같다.

3) BC1100년
앗시리아인들이 큰 돌을 운반하기 위해 로울러를 사용하여 구름운반을 했다.

4) BC760년
BC650년경에 제작되었다고하는 유명한 Ninvet의 대부조의 하나에는 차륜이 붙은
운반차와 다수의 로울러를 사용한 운반방법이 보여진다.
흥미로운 것은 대부분의 로울러가 운반하려고 하는 방향으로 그의 중심축을 향해 놓여있었다

5) BC500년
그리스의 역사가인 헤로도터스는 그의 저서중에서 배의 진수용 및 군용 발사 기계에서
로울러를 사용한 사실을 기술하고 있다.

6) BC300년
BC300년경 그리스의 기술자인 Diades는 리테이너붙은 로울러로 된 직동 로울러 베어링(Linear Roller Bearing)의 초기의 것을 당시 성벽 공격용 기계의 성벽 파괴용 공이에 이용하여 그 운동을 원활히 했다고
하는 것이 BC20년 로마의 기술자이며 건축가인 Vitruvius에 의해 기술되고, 리테이너로는 最古의 것이다.

7) BC20년
Vitruvius는 알타미스 사원의 건축에 관한 기술중에서 커다란 돌기둥의 운반에도
리테이너가 붙은 로울러가 사용되어진 것을 밝히고 있다.
단지 이 경우 로울러는 원통형의 돌로 그의 끝에는 철제의 핀이 붙어 있어
목제 후레임의 리테인너에 꼭 끼어있는 구조이며 이것을 소가 끌어서 땅 위를 이동시켰다고 한다.

8) AD50년
일종의 스러스트 볼 베어링이 배 갑판상의 회전 立像坮로서 사용설이있다.
그것은 1894년 에 이태리 로마에서 남동쪽으로 18마일 떨어진 곳에 있는
네미호수 라는 작은 화산호수에서 발견된 청동 제품과 1928년 호수를 간척했을 시에
발견된 배의 유물로 부터의 추정이지만 스러스터 볼 베어링이라 할수가 있다.

9) AD50~1500년
이 기간에는 특기할 사항이 없다.

10) AD1500~1600년
1520년경 砲車의 움직임을 용이 하게 하기위하여 주철제 볼이 사용되어 스페인 지브롤터계곡의 길 양측에서 발견되었다고 한다.
1556년에 Agricola라는 독일 기술자가 두레박 운동기구에 대하여 기술하고있다.

11) AD1700~1800년
1710년 프랑스 De.Mondran이 원판상에서 회전하는 차륜을 갖는 차량에 대한 계획을 발표했다.
포차에 이용된 기록도 있다. 1716년 영국의 시계 제조업자 Henry.sully가 크로노메타의
평형륜에 로울러 베어링을 사용하여 고정밀도를 얻어 1716년 오픈 경연 대회에서 수상했다.
구름베어링이 계측기에 사용된 최초의 예이다.
같은시기에 Altwood가 중력가속도 측정장치에 이것을 이용했다고 알려지고 있다.
1770년에는 러시아의 캐서린 여왕이 Pitor대왕의 석상을 만들기 이해 길이 13m, 무게
1500톤의 큰 바위를 핀란드에서 러시아까지 운반 하는 데에 청동제의 볼과 U형상의
레일을 사용했다는 것이 동판화 및 Aminoff의 저서에 남아 있다.
이것은 현재의 직동구름 안내(Linear Roller Bearing ) 의 원형이라고 할수가있으며
그리스 기술자 Carburis가 고안한 것으로 알려지고 있다.
1794년 에는 P.Vaughan이 최초로 레이디얼 볼베어링을 발명하여 영국특허 2006을 얻었다.
또한 같은해에 제작된 리테이너붙이 스러스트 로울러 베어링은 악100년후 1909년에 미국에서 발견되었다.
로울러수는 6개로 상당히 큰 Crowning된 원통로울러였다.

12) AD1800~1900년
1802년 프랑스의 Cardinet가 스러스트 테이프롤러베어링과 스러스트 볼베어링을 고안 하였다.

13) 1900년 이후
각종의 잡다한 구조로 된 로울러베어링이 고안되고 개발되고 또한 도태되어 현존 하는 형식으로 통합되어 왔다

 

 

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