기계가 조기에 고장 나는 이유가 궁금한 적이 있나요? 이 글에서는 베어링 정렬 불량이라는 일반적인 문제를 밝히고 이를 검사, 진단 및 수정하는 실용적인 방법을 제시합니다. 베어링의 수명을 연장하고 장비의 원활한 작동을 유지하는 방법을 알아보세요!
부적절한 베어링 정렬로 인한 조기 베어링 고장은 매우 흔합니다. 이 문서에서는 부적절한 베어링 정렬을 검사, 진단 및 해결하는 방법을 소개합니다.
오정렬은 일반적으로 베어링이 설치되어 움직이고 있는 상태에서 베어링의 내륜과 외륜의 축이 겹치지 않고 특정 각도를 형성하는 상황을 말합니다.
단일 베어링의 경우 베어링 내부 링의 축과 베어링 하우징 사이에 특정 각도가 있는 경우 개별 베어링의 정렬 불량으로 간주합니다.
일반적인 이중 지지 샤프트 시스템에서는 두 지지점을 연결하는 선이 축이 되어야 하고, 두 베어링 하우징의 중심을 연결하는 선도 축이 되어야 합니다. 이 두 축이 각도를 이루면 이를 샤프트 오정렬이라고 합니다.
샤프트 시스템에서 한 지지점(베어링)이 내륜과 외륜의 축 사이에 정렬이 잘 되어 있지만 다른 지지점이 축 사이에 각도가 있는 경우, 정렬이 잘못 된 베어링은 추가적인 오정렬 하중을 견디고 고장이 발생하기 쉽습니다. 정렬이 잘된 베어링도 간접적으로 영향을 받습니다.
샤프트 시스템에서 두 지지점(베어링) 자체의 정렬 상태는 양호하지만 두 지지점의 중심을 연결하는 선에 오정렬이 있는 경우 두 베어링이 오정렬의 직접적인 영향을 받아 베어링 내부에 추가 하중이 발생하여 베어링 수명이 단축됩니다.
많은 출처에서 베어링 오정렬을 샤프트 오정렬과 베어링 하우징 오정렬로 분류합니다. 샤프트 오정렬은 위에서 설명한 두 지지점을 연결하는 선이 축과 정렬되지 않은 상황을 말하며, 베어링 하우징 오정렬은 단일 베어링의 정렬이 잘못되는 것을 말합니다. 이러한 상황은 종종 부품 가공의 정밀도와 관련이 있습니다.
위는 샤프트 시스템 내에서 정렬 불량을 소개합니다. 한 샤프트가 다른 샤프트에 연결될 때 두 샤프트가 잘 정렬되지 않는 상황이 발생할 수 있습니다. 두 샤프트가 특정 각도를 형성하면 각도 오정렬입니다. 두 샤프트가 서로 평행하지만 동일한 직선이 아닌 경우 평행 오정렬입니다.
연결된 두 샤프트의 정렬 상태는 다이얼 인디케이터를 사용하여 직접 정렬 정도를 확인할 수 있습니다. 여기서는 이 과정을 반복하지 않습니다.
단일 축의 경우 베어링 설치 후 정렬 불량이 있는 경우 기본적인 검사 방법으로는 측정 검사, 진동 검사, 베어링 흔적 분석 등이 있습니다.
베어링을 설치한 후에는 아래 그림과 같은 방법으로 정렬 상태를 확인할 수 있습니다.
주어진 예는 원통형 롤러 베어링을 사용하지만 이 기술은 다른 유형의 베어링에도 적용할 수 있습니다. 이 절차에는 마이크로미터를 사용하여 끝면을 회전하고 최대값과 최소값의 차이를 측정한 다음 오정렬 각도를 계산하는 과정이 포함됩니다.
베어링이 작동하는 동안 진동 분석은 일반적으로 진동 신호의 푸리에 변환을 사용하여 주파수 도메인 분석을 통해 수행됩니다. 회전축에 오정렬이 발생하면 이중 주파수의 진폭이 크게 증가합니다.
이 진폭이 단일 주파수(회전 주파수)의 진폭의 절반을 초과하면 오정렬을 수정해야 함을 나타냅니다.
다양한 정렬 불량에 따른 진동 특성에는 미묘한 차이가 있습니다. 자세한 내용은 여기서 자세히 설명하지 않고 적절한 진동 분석 문헌이나 '모터 베어링 고장 진단 및 분석' 관련 내용을 참조하시기 바랍니다.
작동 베어링은 일반적으로 궤도 내에 접촉 흔적을 남깁니다. 이러한 접촉 흔적의 특성을 파악하면 오정렬 여부를 확인할 수 있습니다.
아래 이미지는 편심된 베어링 하우징으로 인한 정렬 불량 표시를 보여줍니다.
베어링의 정렬이 잘못되면 추가 하중이 가해져 베어링이 조기에 고장날 수 있습니다. 따라서 이를 해결하고 수정하는 것이 중요합니다. 구체적인 조치에는 다음이 포함됩니다:
1. 관련 구성품의 위치 정확도를 검사합니다. 부품 가공 문제로 인해 위치 정확도가 떨어지는 경우, 형태 및 위치 정확도를 엄격하게 제어하여 재가공해야 합니다. 구체적인 제어 요건은 "모터 베어링 결함 진단 및 분석"을 참조하세요.
2. 설치 과정 중 정렬 불량으로 인한 손상. 조립 시 샤프트와 정렬이 불량한 상태에서 베어링을 무리하게 설치하면 베어링이 손상될 수 있습니다. 이때 정렬 정밀도를 유지하면서 간단하게 설치할 수 있도록 적절한 정렬 고정 장치를 설계하는 것이 좋습니다.
3. 다중 샤프트 시스템에서 검사 시 정렬 불량이 발견되면 특수 도구를 사용하여 샤프트 간의 정렬을 조정하고 수정해야 합니다.