베어링의 손상과 대책
구름베어링은 선정에 문제가 없고 올바르게 취급하면 베어링수명에 이를때까지 오래 사용하는 것이 가능합니다. 이러한 경우의 손상상태는 플레이킹(박리)이 됩니다.
한편, 의외로 단시간 내에 손상되어 사용할 수 없게 되는 조기손상이 있습니다. 이러한 조기손상의 원인으로서는 취급, 윤활상의 배려가 불충분하고, 게다가 이물의 침입, 베어링의 설치오차, 축의 과도한 휨, 축 또는 하우징의 검토부족 등이 있고, 이러한 원인은 대체적으로 중복되어 나타난다고 할 수 있습니다. 따라서, 베어링의 사용기계, 사용조건, 베어링 주위의 구조를 잘 파악하고 사고발생 전후의 상황을 알면 베어링의 손상상태와 몇 종류의 원인을 묶어 고려함으로써 사고발생을 막는 것이 가능합니다.
베어링의 파손 종류와 원인 (Bearing failure)
Surface Fatigue
• 부적절한 윤활에 기인
• 베어링 표면에 서릿발과 같은 현상이 나타나고 이어 벗겨짐
• 표면 피로는 서서히 진행되며 베어링이 거칠어지고 소음이 증가하며 온도가 증가함
• 베어링 청결과 윤활에 의하여 방지 혹은 완화 가능
Spalling
• 부적절한 조립, Shaft Seat나 Housing Bore의 부적절에 기인함
• Surface Fatigue와 유사하나 단순히 피로 한도에 달한 경우임
• Race에 박리가 발생하고 깊은 균열 발생
• 축 끼워 맞춤 불량, 하우징 변형, 비정상적으로 높은 반복 응력을 발생시키는 조립 불량 등의 경우 조기에
Spalling 발생
Abrasion
• Improper Fit 혹은 Poor Sealing시 발생
• Rolling Element에 마모 발생
• 마모 입자에 따라 표면은 거울 같거나 Dull Metallic Gray 색을 나타냄
• 베어링은 기하학적 형상 변화에 따라 결과적으로 Catastrophic Failure 발생
• 이물질은 조립시, 실 불량시, 윤활유 오염시 유입되므로 이에 유의 필요
대기중 부식
• Poor Sealing시 발생
• 부식은 수분에 기인
• 대부분의 경우 Grease Seal로 예방 가능
• 정지 기간에도 Grease를 충진 상태로 두어야 함
Fretting
• 조립이 적절치 못하였을 때 발생
• 접합면에서 발생
• 이는 하중 상태에서 미소량의 움직임에 기인
• Wear Particle은 공기와 접촉하지 않는 상태면 검정색, 접촉하면 붉은 색을 띰
• 제작자에서 제시한 공차를 지켜야 함
True Brinlling
• Background Vibration, 충격 부하, Poor Mounting, 수송 불량 등에 기인
• Race에 Indentation이 발생한 것임
• Grinding Mark 모양의 영구 변형임
• 조립시는 Press Fit되는 부품에만 힘을 가해야 한다
• 충격 부하를 피할 수 없으면 정격하중이 더 큰 베어링을 사용한다
False Brinelling
• 정지중 심한 진동에 주로 기인
• 수송 불량 등에 의하여도 발생
• 이것도 True Brinelling과 같이 Race에 Indentation이 존재하나 이는 Metal의 탈락으로 발생한 것임
• Background Vibration 진동을 차단하고 수송시 축을 적절히 Blocking 해야함
Electrical Damage
• 베어링에 전류가 흐를 때 발생
• Race 와 Ball에 Pitting 발생
• 부주의한 용접이나 Conveyor Belt에 의하여 발생한 정전류에 의하여 흔히 발생
• 용접시 용접부와 베어링 사이에서 접지하고 정전기가 발생할 가능성이 있는 곳에 접지 장치 설치 필요
Smearing
• 부적절한 윤활에 기인
• 베어링의 한 면에서 발생한 금속이 다른 베어링 면에 축적되어 발생
• 부족한 윤활과 고하중 상태에서도 발생
• 추력을 받지 않도록 설계한 Roller Bearing에 추력이 작용할 경우에도 발생
Scoring
• 부적절한 윤활이나 Sealing 불량시 발생
• Rolling Element와 Race에 깊은 Scratch가 발생하는 현상
• 상대적으로 큰 입자의 유입에 의하여 발생
• Seal을 양호한 상태로 유시하고 깨끗한 윤활유로 적절한 주기마다 교체
Overheating
• 과도한 부하, 부적절한 윤활에 기인
• 때로는 열처리 로와 같이 외부 가열원에 기인
• 과대한 속도로 운전되는 경우에도 발생
• 열과 부하에 의하여 베어링 형상이 변하고 대형 사고로 진전 경우가 많음
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1 Bearing life and bearing failures Most bearings outlive the equipment in which they are installed. Only some fail.
2 Inspection and troubleshooting When a problem occurs, inspection during operation or standstill and immediate trouble shooting can give hints about what is happening. The very important subject of condition monitoring (finding damage in time) is not covered here. More information about condition monitoring is provided in the SKF bearing maintenance handbook or specialized publications.
3 Path patterns Once damage has occurred, the bearing needs to be examined and analyzed. Analysis requires a good understanding of path patterns.
4 ISO failure modes classification Terminology and the ISO classification system helps to communicate the type of damage and its possible causes.
5 Damage and actions A number of cases are described together with corrective actions. In this chapter, only non- destructive analysis is covered.
6 Other investigations For complex cases, there are several advanced and destructive methods for failure analysis available at SKF’s laboratories. This chapter provides a brief summary.
7 Case studies Bearing damage analysis can be quite complex. This is demonstrated with a few case studies. 8 Appendices Appendices A to E contain key charts for quick overviews, hints about how to collect bearing damage information, and a glossary for easy reference.