2. 연조기 베벨기어 소음/진동 원인

Cause of High Noise and Vibration Problems on a Drawframe Bevel Gear Set

 

2.1 背景 (Background)

#7 Roll을 구동하는 연조기 기어박스에서 발생하는 고소음에 대해 4월 4일 조사하였다. 분석을 위해 소음 및 진동자료 모두를 수집하였다.

 

2.2 結論 (Conclusions)

연조기에서 #7 Roll을 구동하는 기어박스에서 높은 소음과 보통수준의 진동은 이완 상태에 있는 입력 베벨기어 세트 때문이었다.

 

2.3 勸告事項 (Recommendations)

기어박스를 Overhaul할 것을 추천한다. 입력 베벨기어 세트(피니언과 기어)와 베벨기어 세트 자체와 관련하는 베어링들을 교체할 계획을 수립할 것.

 

2.4 討論 (Discussion)

(1) 일반사항

연조기 #7 Roll을 구동하는 시스템의 일부분인 Flender 기어박스에서 발생하는 큰 소음을 4월 14일 조사했다. 이 기어의 기어비는 14.44대 1이다. 그림 11-8에 나타낸 기어의 정보는 시간절약을 위해 앞으로의 참고용으로 기록 보관해 놓아야 한다. 고속기어는 16개의 이빨을 가진 피니언과 26개의 이빨을 가진 베벨기어 세트이다. 중간기어 세트는 17개 이빨의 피니언과 47개 이빨의 기어로 되어있고 저속기어 세트는 14개 이빨의 피니언과 45개 이빨의 기어로 구성되어 있다.

그림 11-8 연조기의 #7 Roll의 구동시스템

(2) 기계적 주파수

진동 측정중 전동기 속도가 다소 변하고 있음을 알았다. 속도 1,368 rpm 이란 당일 측정한 값의 평균치로써 그냥 이를 전동기 속도값으로 적용하고 분석용으로 사용하였다.

기계적 주파수

전동기 속도 1,368 cpm

Gear Mesh 1 21,888 cpm

중간축 속도 842 cpm

Gear Mesh 2 14,311 cpm

저속축 속도 304 cpm

Gear Mesh 3 4,263 cpm

(3) 진동

기어박스, 브레이크 및 전동기에서 많은 진동 스펙트럼을 취했다. 그림 11-9는 기어박스에서 수평방향으로 측정한 진동 스펙트럼으로 21,899 cpm에서 0.169 in/sec를 나타내고 있다. 기계적 주파수 값과 그림 11-8에서 보는 바와 같이 이 주파수는 이 기어박스의 입력 베벨기어 세트로부터 나온 것이다. 그림 11-10은 브레이크에서 취한 값으로 1/2 피니언 속도만큼의 측대파를 가진 입력 베벨기어의 Mesh Frequency를 화상 확대한 것이다. 이들 2개의 그림은 고속 베벨기어 세트의 이완 상태를 나타낸다. 이러한 이완은 기어에 특별한 부하를 초래하여 대단히 높은 소음의 기어 물림을 일으킨다. 이완은 피니언과 그 축간에 있을 수 있고 또 베어링이 마멸된 경우는 축 그 자체에 있을 수 있다. 정확한 원인이 분명히 규명되지 않았기 때문에 Overhaul이 계획되면 베어링과 기어 모두를 준비할 필요가 있다. 분명한 것은 문제점이 입력 베벨기어 세트에 있고 베벨 피니언 축에도 어떤 이완이 있다는 것이다. 베벨기어 세트의 평평한 마멸로 보여준 주파수들을 발생할 수 있었지만 중요한 정보는 Backlash를 최근에 점검하였는데 과도한 상태를 발견하지 못했다.

(4) 소음

소음 스펙트럼을 보면 소음의 근원이 고속 베벨기어임을 알 수 있다. 실제로 소음 스펙트럼은 거의 진동 스펙트럼과 같다. 그림 11-8의 위치 A에서 취한 그림 11-11에서 측대파를 가지는 베벨기어 Mesh를 볼 수 있다. Gear Mesh Frequency에서의 아주 높은 126 dB의 소음에 유의하라. 이 값은 사람의 귀를 보호하는데 필요한 안전값보다 100배 크다. 그림 11-12는 1/2 피니언 속도에서 측대파를 보여주는 그림 11-8의 위치 A에서 취한 Gear Mesh 상태를 화상 확대한 것이다. 이 소음자료는 진동자료와 정확히 일치 하지만 1/2 운전속도에서의 측대파들을 보다 잘 나타내고 있다.

그림 11-9 기어박스의 수평 방향 진동 스펙트럼

그림 11-10 브레이크의 수평방향 진동 스펙트럼

그림 11-11 기어박스에서 소음 스펙트럼

그림 11-12 기어박스에서 Gear Mesh와 측대파를 화상 확대한 것

 

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