베어링의 수명: 베어링은 얼마나 오래 지속될 수 있을까요?

베어링의 수명은 어떻게 되나요?

먼저, "베어링을 얼마나 오래 사용할 수 있습니까?"라는 질문은 베어링이 이미 사용 중이며 사용 가능한 기간을 문의하는 것임을 명확히 하는 것이 중요합니다.

이 논의에는 사용하지 않는 베어링의 보관 시간은 포함되지 않습니다.

베어링을 사용할 수 있는 기간은 또 다른 기준, 즉 어떤 조건에서 베어링을 사용할 수 없는 것으로 간주하느냐에 따라 달라집니다.

일반적으로 베어링이 작동 중에 더 이상 설계된 성능을 제공하지 못할 때 베어링이 고장난 것으로 간주합니다. 베어링 고장은 두 가지 상황으로 분류됩니다:

• 첫째, 베어링이 완전히 기능을 상실하여 회전할 수 없습니다.
• 둘째, 베어링이 부분적으로 성능을 잃었지만 여전히 작동할 수 있습니다. 그러나 샤프트 시스템의 작동 정밀도, 진동 등에 이상이 발생했습니다.

위의 두 가지에 대한 명확한 설명 베어링 유형 고장은 해당 베어링 고장 분석 표준에서 확인할 수 있습니다. 그러나 '오작동' 베어링이 '사용 불가'로 간주되는지 여부는 사용자의 특정 상황에 따라 달라질 수 있습니다.

일반적으로 베어링이 '사용할 수 없게 되는 시점'을 정의하는 방법에는 여러 가지가 있습니다:

베어링의 정의에 따라 피로 실패은 구름 요소 또는 궤도면 표면에 첫 번째 피로 스팔링이 나타나는 시기입니다. 이 시점에서 베어링은 피로 실패. 즉, 이 상태에 도달하면 베어링은 "사용할 수 없는" 상태가 됩니다.

베어링이 '사용할 수 없게 되는 시점'을 결정하는 방법은 여러 가지가 있습니다:

첫째, 베어링 피로 파괴의 정의에 따르면, 구름 요소 또는 궤도면에 첫 번째 피로 전단이 나타나는 순간입니다. 이 시점에서 베어링은 피로 고장을 경험한 것입니다. 즉, 이 상태에서는 베어링이 "사용할 수 없는" 상태가 됩니다.

둘째, 실제 작업 조건에서 첫 번째 피로 스폴이 나타날 때 베어링의 작동 상태는 크게 변하지 않는 경우가 있습니다. 예를 들어 베어링 진동이 눈에 띄게 증가하지 않을 수 있습니다. 특히 고장의 초기 단계에서는 감지하기 어려울 수 있습니다. 이 시점에서 베어링의 온도는 일반적으로 정상입니다. 많은 사용자의 눈에는 이 베어링은 여전히 "사용 가능한" 상태입니다.

셋째, 위의 상황이 계속 진행되면 베어링 고장이 진행되어 결국 베어링 진동과 온도가 상승하게 됩니다. 이때 관련 장비의 진동 또는 온도 표준에 따라 베어링의 "사용 불가" 여부를 판단할 수 있습니다. 따라서 "사용 불가"의 기준은 관련 표준에서 비롯됩니다. 이 기준에 도달하기 전에는 베어링이 이미 "병든" 상태일지라도 여전히 "사용 가능"합니다.

넷째, 샤프트 정확도에 대한 요구 사항이 높지 않은 경우에는 위의 상황에서도 베어링이 회전할 수 있으면 사용 가능한 것으로 간주합니다. 고착되어 회전이 불가능할 때까지는 "사용 불가"로 간주되지 않습니다.

따라서 "베어링을 얼마나 오래 사용할 수 있는지"에 대한 질문을 분석하기 전에 "여전히 사용 가능한"의 기준이 무엇인지 결정할 필요가 있습니다. 그렇지 않으면 이러한 사용성에 대해 논의하는 것이 불가능합니다.

베어링의 사용성에 영향을 미치는 요인

앞서 베어링이 여전히 사용 가능한지 판단하는 다양한 기준에 대해 논의하고 베어링 고장의 개념을 소개했습니다. 베어링의 사용 가능성에 대해 논의할 때는 먼저 표준을 설정한 다음 해당 표준 내에서 베어링에 영향을 미치는 요인을 살펴봐야 합니다.

일반적으로 기본 정격 수명 계산은 베어링에 대한 일반적인 검증 방법입니다. 이 논의에서는 이 계산의 정의, 즉 베어링 내에서 첫 번째 고장 지점이 발생할 때까지의 시간을 사용할 수 있습니다.

아시다시피 베어링은 구름 요소, 케이지, 레이스, 씰 및 그리스와 같은 구성 요소로 이루어져 있습니다. 베어링의 어느 한 부분이 고장 나면 베어링 전체가 고장 나거나 "사용할 수 없는" 상태로 간주됩니다.

베어링의 다양한 구성 요소를 고려하면 다음과 같습니다:

롤링 요소와 레이스:

베어링의 수명은 일반적으로 베어링의 하중 및 속도와 관련된 피로 수명에 의해 정의됩니다. 따라서 베어링의 구름 요소와 레이스의 수명은 베어링의 하중과 속도에 영향을 받습니다. 하중과 속도가 다르면 베어링 수명이 달라집니다. 물론 기계 엔지니어는 베어링 수명 계산에서 이러한 요소를 확인할 수 있습니다.

이를 간단히 설명하자면, 베어링은 손으로 회전할 때(무부하, 저속과 동일) 마모가 거의 일어나지 않으므로 수명이 매우 길어집니다(거의 무한대에 가깝죠). 그러나 같은 베어링이라도 큰 하중과 빠른 속도에서는 빠르게 고장날 수 있습니다. 따라서 베어링의 피로 수명을 대략적으로 추정하려면 하중과 속도를 고려해야 합니다. "베어링은 얼마나 오래 사용할 수 있습니까?"와 같은 단순한 질문으로는 답을 얻을 수 없습니다.

케이지:

케이지는 베어링 내에서 교대로 응력을 견디며 정상적인 조건에서도 피로를 경험합니다. 작동 조건이 변경되면 케이지에도 추가 하중이 가해질 수 있습니다.

그러나 정상적인 조건에서 케이지가 받는 하중은 롤링 요소와 레이스의 하중보다 훨씬 적습니다. 따라서 대부분의 경우 케이지의 피로 수명은 베어링의 피로 수명을 초과합니다. (비정상적인 작동 조건에서는 예외가 발생합니다.) 또한 다른 재질로 만들어진 케이지의 경우 주변 온도에 영향을 받을 수 있지만 여기서는 자세히 설명하지 않습니다.

씰:

일반적으로 큰 하중이 가해지지 않는 더스트 커버와 같은 비접촉 씰의 경우 피로 수명은 거의 무한대로 간주할 수 있습니다(비정상적인 조건에서 제외). 그러나 더스트 커버와 오염 물질과 같은 외부 환경 사이의 화학 반응(예: 느린 산화)을 고려한다면 추가적인 평가가 필요합니다.

일반적으로 고무로 만들어진 접촉 씰의 경우 수명은 립의 마모와 씰 재료 자체와 오염 물질(느린 산화 등)을 포함한 외부 환경 간의 화학 반응에 의해 영향을 받습니다. 씰 립의 마모는 립의 압력, 상대적인 이동 속도, 씰 재료의 내마모성과 관련이 있습니다. 씰 제조업체는 관련 테스트 데이터를 보유하고 있어야 합니다.

윤활:

구름 베어링은 일반적으로 그리스로 윤활되며, 윤활유의 일반적인 수명에 따라 수명을 추정할 수 있습니다. 관심 있는 독자는 다음과 같은 책을 참고할 수 있습니다. 베어링 애플리케이션 기술" 및 "모터 베어링 고장 진단 및 분석"을 참조하여 계산하세요.

또한 비작동 상태인 베어링의 그리스는 공기 산화의 영향을 받을 수 있습니다. 이 정보는 관련 제조업체에서 얻을 수 있습니다.

베어링은 얼마나 오래 사용할 수 있나요?

베어링 사용 기준, 베어링 사용 기간에 영향을 미치는 요인에 대해 논의했으니 이제 결과를 궁금해하는 엔지니어에게 명확한 답변을 제공할 차례입니다.

이것은 정답이라기보다는 요구 사항이라고 말하는 것이 더 정확합니다. 모터 엔지니어가 구조물을 설계하고 베어링을 선택할 때 이 수명을 기준으로 계산해야 하기 때문입니다. 그렇지 않으면 선택 프로세스를 완료할 수 없습니다.

일반적으로 일반 중소형 산업용 모터의 베어링 수명 요구 사항은 베어링 공급업체에서 제공하는 기계 설계 매뉴얼 및 기술 매뉴얼에서 확인할 수 있습니다.

이러한 권장 값에는 약간의 차이가 있지만 대체로 비슷합니다. 일반적으로 수명을 계산할 때는 20,000시간에서 40,000시간 사이의 수명을 고려합니다.

이 범위에는 속도, 하중, 베어링 유형 등이 언급되어 있지 않습니다. 따라서 이는 설계 요구 사항이며, 베어링의 실제 수명이 이 요구 사항을 충족할 수 없는 경우 관련 제조업체와 논의해야 합니다.

이러한 논의가 발생하더라도 관련 요소가 많기 때문에 베어링이 규정을 준수하지 않는다는 것을 의미하지는 않습니다.

마지막으로, 이 범위는 일반 산업용 모터에만 적용됩니다. 특수 장비의 경우 요구 사항이 다를 수 있습니다. 예를 들어 가전제품, 풍력 발전 장비 등이 있습니다. 엔지니어는 이러한 경우 관련 표준을 참조할 수 있습니다.