가이드링/웨어링 Guide Ring/Wear Rings

가이드링 종류

가이드 링은 피스톤과 실린더, 로드와 보어 등 금속 하드웨어 간의 직접 접촉을 방지하고 안정된 왕복 운동을 돕습니다. 슬리퍼 씰 등의 유공압용 씰과 함께 사용됩니다. 공압용, 유압용으로 구분되며 유압용은 코너부에 챔퍼를 둔 단면과 없는 타입으로 구분합니다.

공압용 피스톤(pneumatic piston)(Parker F2 type)

특장점:

윤활 및 비윤활 공기 운동용(조립 시 윤활제 도포 후)
진동 흡수 기능
높은 내하중 및 내마모 특성
ISO 10766 에 의한 치수
벌크 스타일 공급 가능
클로우즈드, 언더컷 하우징 장착 가능

재질:

PTFE+25% Carbon

적용 환경:

온도범위: -100℃ to 200℃
속도: ≤ 10.0 m/s
허용 단위 하중: 2.5 N/mm² (100℃이하)

공압용 가이드링 사이즈 (Parker F2 type)

유압용 피스톤/로드(Parker F3 piston/rod, FS piston/rod type)

특장점

진동 흡수 기능
높은 내하중 및 내마모 특성
ISO 10766 에 의한 치수
벌크 스타일 공급 가능
클로우즈드, 언더컷 하우징 장착 가능

재질

PTFE+40% Bronze
PTFE+60% Bronze

적용 환경

온도범위: -100℃ to 200℃
속도: ≤ 5.0 m/s
허용 단위 하중(40%Bronze): 5 to 19 N/mm² (100℃이하)
※ 온도 및 영구압축줄음률의 허용량에 따라 다름 / '축방향 폭 계산' 참조

유압용 가이드링 사이즈 (Parker F3/FS type)

엔드 컷 타입:

<유압용 피스톤/로드 가이드 링 엔드컷 타입>

Angle cut: 커팅 틈새 치수는 베어링의 역할을 할 수 있도록 정교하게 결정됩니다. 틈새가 있으므로 씰링 기능은 없습니다.
Straight cut: 커팅 틈새 치수는 베어링의 역할을 할 수 있도록 정교하게 결정됩니다. 틈새가 있으므로 씰링 기능은 없습니다.
Step cut: step cut은 구조 상 베어링과 씰링 기능을 동시에 담당할 수 있습니다.

가이드링 적용설계

가이드 링 허용 직각력 계산식

<실제 하중 분포>

<평균 단위 하중 분포>

가이드 링의 설계적 고려 사항의 하나로서 가이드 링에 작용하는 직각력(lateral force)입니다. 이 직각력을 받는 가이드 링의 평균 단위 하중은 편의상 (축 직경 × 가이드 링 축방향 폭)으로 계산되는 투영면적을 기준으로 계산하는데 실제 힘의 분포는 반원둘레를 따라 포물선 형태를 띠게 되므로 축 중심 부근에서는 투영면적 전체의 평균 단위 하중대비 약 5배 수준이 됩니다.

씰에 작용하는 직각력과 씰 재질의 허용 단위 하중을 고려하여 가이드링의 직경과 폭을 결정해야 합니다.

물론 가이드링의 재질과 사이즈의 결정은 미디어, 온도, 운동 속도 등의 다른 요소들을 함께 고려해야 합니다.

Fmax = H × D × Qmax Fmax: 가이드링 허용 직각력 (N)
H : 가이드링 폭 (mm)
D : 가이드 링 내경 (mm)
Qmax: 재료 허용 평균 단위하중 (N/mm²)

예)
직경 D=70mm, 폭 H=8mm, Qmax=2.5 N/mm²
Fmax=140 N
시스템의 작용하는 실제 F < Fmax요함.

가이드링 둘레 길이 계산

피스톤: U = π(D-S)-k
로드 : U = π(d+S)-k

D: 실린더(보어) 경
d: 피스톤(로드) 경
k: 틈새

가이드링 둘레 길이 (Parker F2/F3/FS type)

가이드 링 축 방향 폭 계산

<허용 평균 단위하중 예(Parker Polon)>

L ≥ F / Qmax(d-k×√2)

L: 가이드 링 폭 길이 (mm)
F: 작용 축 직각력 (N)
Qmax: 허용 단위 하중 (N/mm²)
d: 가이드 링 내경 (mm)
k: 단부 갭(mm)

허용 평균 단위하중은 재질과 온도에 따라 다르므로 설계 시 고려 요합니다. 가이드링 폭은 계산식보다 크게하되 구조 상 허용 가능한 최대치로 설계하는 것이 권장됩니다.