8.1 런아웃과 축정렬 공차

Runout and Shaft Alignment Tolerance

 

8.1.1 런아웃 (Runout)

Runout이란 용어는 회전기계 축상에 존재하는 진원도 및 수직도의 불량 상태를 나타내는 량이며, 축정렬을 하기전에 점검해야 할 사항중 하나이다. 모든 회전기계의 축, 커플링 허브, 임펠러 또는 축에 견고하게 부착되어 있는 다른 부품들도 어느정도의 Runout(작은 것은 1 ㎚로부터 큰 것은 3 ㎜까지)을 가지고 있다.

반경방향(Rim)의 Runout은 축의 회전중심선에 관하여 축에 견고하게 부착된 부품 또는 축의 외주 표면에서의 편심이다. Face Runout은 축의 끝부분이나 축에 견고하게 부착된 부품의 표면상에 존재하는 비 수직도의 량이다. Runout 상태는 통상 다이얼 인디케이터로 측정하며, 로터 길이 방향에 따라 몇몇 위치에서 점검해야 한다. Face Runout의 량은 회전 중심선으로부터의 거리에 따라 변할 수 있다. Couplng에서 Runout 문제가 원천적으로 발생하는 3가지 범주는 커플링 허브 내경의 중심이 어긋나게 가공된 경우, 커플링 허브 내경이 비스듬히 가공된 경우와 축이 휜 경우이다. 또한 Runout 문제가 조립시 발생하는 경우는 커플링 볼트 및 볼트 구멍의 표면 불량으로 Coupling Slip이 운전중 발생하기 때문이고 또 커플링 볼트의 체결력이 불균일하여 공심 및 중심 이탈이 발생하기 때문이다.

회전기계 축에 관하여 허용 Rim Runout 값의 지침으로는 표 2-10이 사용되며 Face Runout 값은 0.02 ㎜ 이하를 추천하고 있다. 한편 Runout 값 측정 기록시 주의할 사항은 최고점(High Spots)과 돌출부(Hills)는 같지 않으며 역시 최저점(Low Spots)과 오목부(Valleys)도 같지 않다는 것이다. 즉 최고점과 최저점은 180°떨어져 발생해야 하며, 돌출부와 오목부는 예를들면 커플링 허브의 외주 어느 곳에서도 발생할 수 있다. 따라서 이와 같은 돌출부와 오목부에서의 Runout 값은 제외시켜야 한다.

표 2-10 최대 Rim Runout 권고치

기계 속도 (rpm)

최대 허용 Runout 값 (T.I.R)

0~1800

0.125 ㎜

1800~3600

0.05 ㎜

3600 이상

0.05 ㎜이하

 

8.1.2 軸整列 公差 (Shaft Alignment Tolerance)

Flexible Coupling에서 축의 Misalignment란 기계가 정상운전 상태일 때 동력전달점에서 측정한 공동선형(Colinear) 회전축으로 부터의 상대적인 축위치의 편차(Offset)이다. 공동선형이란 동일선 또는 동일 축선을 의미한다. 두 축이 공동선형 상태일 때 두 축은 정렬 되어 있다고 볼 수 있다. 상대적인 축위치의 편차는 한 축의 회전 중심선과 상대축의 회전 중심선과의 차이를 측정하여 계산한다

그림 2-82의 Flexible Coupling의 경우 수직면(Side View)과 수평면(Top View) 각각의 동력 전달점에서의 편차가 4개 있다. 만일 이 4개의 편차중 최대치가 6 mils 이고 동력 전달점간의 거리가 4 inch 라면 최대 Misalignment 편차는 6 mils/4 inch=1.5 mils/inch 이다.

그림 2-82 Flexible Coupling에서 4개의 편차

Flexible Coupling을 가지는 기계에서 축정렬의 목표는 4곳의 편차가 어떠한 공차값 이하가 되도록 기계 케이싱을 위치 시키는 것이다. 그림 2-83은 회전기계의 속도, 동력 전달점에서의 최대 편차(Rim)와 각도(Face)간의 관계를 보여주며 또한 Flexible Coupling을 가지는 회전 기계의 허용 축정렬값의 지침으로 사용되고 있다.

그림 2-83 축정렬 공차지침 (Flexible Coupling의 경우)

8.1.3 水平度 (Level)

수평도를 조정한다는 말은 정렬 작업을 한다는 말과 다른 의미이다. 수평도란 말은 지구의 중력과 관계가 있다. 어떤 물체가 수평상태에 있을 때나 물체의 길이 방향에 따라 여러 점들이 동일한 고도에 있을 때 그 물체는 수평(Level)을 이루고 있다고 한다. 다른 말로 표현하면 물체의 표면이 중력선에 수직인 경우 수평을 이루고 있다고 한다. 지구의 표면이 곡선이기 때문에 지역에 따라 수평상태의 회전기계 기초는 서로 평행 상태일 수는 없다.

비록 드문 일 이기는 하지만 구동기의 수평조정과 축정렬을 동시에 맞출 수는 있다. 또한 수평조정은 행하고 축정렬은 않되는 경우도 있고 반대로 축정렬은 행하고 수평조정은 안되는 경우도 있다. 축정렬 작업은 축의 회전 중심선들을 맞추는 것이기 때문에 중력선에 수직인 회전 중심선들을 가질 수도 있고 갖지 않을 수도 있다. 표 2-11은 수평방향으로 설치된 회전기계에 대한 추천된 수평도 범위이다.

표 2-11 수평 회전기계의 수평도 범위

회전기기의 형식

최소 권고 수평도

최대 권고 수평도

구름 베어링으로 지지된 일반 용도의 기기

10 mils/ft

30 mils/ft

슬리브 베어링으로 지지된 일반용도의 기기(500HP 이상)

5 mils/ft

15 mils/ft

구름 베어링으로 지지된 특수용도의 기기(500HP 이상)

5 mils/ft

20 mils/ft

슬리브 베어링으로 지지된 특수용도의 기기(500HP 이상)

2 mils/ft

8 mils/ft

공작기계 (Machine Tools)

1 mils/ft

5 mils/ft

 

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