3.10 틸팅패드 베어링 간극/핀치 측정

Measurement of Tilt Pad Bearing Clearance & Pinch

 

베어링 간극은 베어링 운전변수 중 가장 중요하므로 Outside Fit 직경에 대한 동심도 및 보어 형상에 따라 설치 간극을 결정해야 한다. 최종 베어링 간극은 설치할 하우징의 형상, 베어링 Shell과 베어링 지지 하우징 사이의 Pinch 등에 영향을 받는다. 적절한 Pinch는 고속회전 및 주요 기계의 운전상 매우 중요하다. Pinch가 부적절하게 되면 베어링에 과도한 열이 발생하거나 베어링 조립 상태가 느슨해진다. 느슨해진 베어링은 분수조화파나 고조파 형태의 진동을 야기시킨다. 이 Pinch 값은 보통 0.002 in(0.05 ㎜) 이내로 유지되어야 적절한 베어링 설치가 된다.

이 기준은 대부분의 두꺼운 Shell 베어링 및 라이닝에 적용된다. 얇은 Shell 베어링 및 베어링 강성이 베어링 라이너의 강성보다 훨씬 큰 경우, Pinch 값은 베어링 및 기기 제작자와 협의 후 결정해야 한다. 이 경우 재료의 국부 항복 응력을 야기 시키는 과도한 Pinch 또는 접촉 응력이 생기지 않도록 주의해야 한다. 이로 인해 라이너의 파손 및 베어링 간극이 상실되기 때문이다.

그림 1-53 틸팅 패드 베어링 Pinch 점검절차

그림 1-53은 틸팅 패드 베어링 Pinch 점검에 추천되는 절차이다. 베어링 분할선의 양쪽에 같은 두께(Ts)의 Shim을 설치한다. 베어링 Shell의 윗부분에 축방향으로 플라스틱 게이지 또는 납선을 놓는다. 베어링 캡 또는 Strap을 설치하고 상하 체결볼트를 조인다. 이 때 플라스틱 게이지 또는 납선의 두께(Tf)는 사용된 Shim두께(Ts)이하가 되어야 한다. Pinch 값은 지시된 간극(Tf)과 Shim 두께(Ts)와의 차이와 같다.

적절한 Pinch치가 얻어지면, 베어링 간극을 다시 점검하여 베어링 간극이 너무 감소하지 않았는지를 확인한다. 보통 Lift 점검으로 이를 확인하는데, Lift 점검은 정확한 베어링 간극측정에 여러 가지 문제점이 발생할 수 있다는 사실에 주의해야 한다. 따라서 Lift 점검을 할 때는 주의 깊게 측정하고, 베어링의 사용여부를 결정하기 위한 확인 절차가 아닌 주로 전체적으로 문제점이 있는지를 파악하는데 사용되어야 한다. 현장 Lift 점검에서 겪는 몇몇 문제점은 다이얼 게이지의 고착 또는 교정 소홀, 기계의 Soft Foot 또는 하우징의 탄성지지 등이다. 다이얼게이지 설치 뿐만 아니라 들어올리는 방법도 측정 결과에 영향을 줄 수 있다.

그림 1-54와 같이 Lift Check를 할 때, 형상의 규정된 간극이상의 높은 값이 간혹 나타난다. 이는 정적 조건하에서 패드 사이에 하중(LBP)이 작용하는 베어링의 경우에 2개 하부 패드 사이에 축이 처질 때와 패드에 하중이 작용(LOP)하는 베어링에서 Lift의 최고 정점에서 축이 보어의 간극이상 올라갈 때 나타나는 현상이다. 이를 도시하면 그림 1-55와 같다. 대부분의 틸팅 패드 베어링에서 Lift량과 축처짐량을 규명하기 위한 참고 가이드는 표 1-3과 같다.

Lift 점검 위한 또다른 방법은 그림 1-56과 같이 Mandrel을 이용하는 방법이다. 이 방법을 사용하면 모든 방향의 간극뿐만 아니라 동심도도 측정 가능하다.

θ = 수직방향과 피봇사이 각

Sc = 중심위치 아래에서의 정적 축 처짐

Scl = 간극 써클 (Clearance Circle) 아래에서의 정적 축 처짐

Cr = 반경방향 조립간극

Cd = 조립간극(Clearance)

X = 전체 축 이동량

그림 1-54 베어링 간극 점검 위한 Lift 방법

 

그림 1-55 축처짐(Sink)의 도시화

그림 1-56 Mandrel을 이용한 측정 방법

표 1-3 패드 수 및 정적 축처짐에 따른 총 축 이동량


패드 수


부하 특성


위상각

중심위치 아래에서 정적 축처짐

Sc=CD/2cosθ

Clearance Circle

아래 정적 축처짐

Scl=Sc-(Cd/2)

전체 축 이동량

(Lift)

X=Scl+Cd

3

LBP

60

Cd

0.5Cd

1.5Cd

LOP

0

0.5Cd

0

1.5Cd

4

LBP

45

0.7071Cd

0.2071Cd

1.4142Cd

LOP

0

0.5Cd

0

Cd

5

LBP

36

0.6181Cd

0.1180Cd

1.1180Cd

LOP

0

0.5Cd

0

1.1180Cd

6

LBP

30

0.5774Cd

0.0774Cd

1.1547Cd

LOP

0

0.5Cd

0

Cd

7

LBP

25.71

0.5550Cd

0.0550Cd

1.0550Cd

LOP

0

0.5Cd

0

1.0550Cd

8

LBP

22.50

0.5412Cd

0.0412Cd

1.0824Cd

LOP

0

0.5Cd

0

Cd

 

LBP 틸팅 패드 베어링의 경우 패드가 기울기 때문에 패드 사이로 저널이 내려간다. 그림 1-57에서와 같이 정지중 베어링 중심 아래로 축이 내려가는 양 Ss는 다음과 같다.

그림 1-57 틸팅 패드 베어링 정적 처짐

틸팅 패드 베어링의 간격을 측정하는 방법중의 하나로 다이얼 게이지와 Mandrel을 사용하는 방법이다. 베어링에 Mandrel을 넣고 조립한 후, 베어링을 한 개의 패드쪽으로 밀어 피봇에 직접 향하도록 한다. 그리고 다이얼 게이지를 영으로 조정한 후 2개 패드 사이로 밀면서 다이얼 게이지 값을 읽는다. 이때 축의 침하로 실제 측정값보다 크게 나타난다. 이 같은 측정 방법은 패드수가 홀수일 때 사용하는 방법이다. 패드 수가 4개인 경우 패드사이로 밀지 않고 간극은 패드 피봇사이에서 직접 측정하면 된다. 그림 1-57로부터 베어링 간극을 측정하는 공식을 유도할 수 있다.

X = 측정된 베어링 간극, n = 패드의 수

=

5개 패드의 경우를 계산하면

 

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