1.3.1 베어링 시트 결함에 의한 고장

Failure Due to Defective Bearing Seats on Shafts and in Housing

 

구름 베어링의 예상 수명은 실제 크기의 하우징이나 축에 현대의 기계공작 기술로 제작 가능한 비교적 얇은 링을 끼운다고 가정하여 계산되지만 불행하게도, 하우징 보어와 축 Seat를 너무 크거나, 작거나, 경사지거나 또는 타원형이 되게 하는 인자가 존재한다.  그림 3-16은 원형이 아닌 하우징 안에 있는 나선형 구름 베어링 외륜의 또 다른 거울상을 나타낸 것이다.  롤러 통로의 가장 넓은 부분들이 서로 반대 위치에 있음에 주의하라.  기계 프레임에 고정될 때 하우징이 찌그러져 있으면 정확히 제작된 하우징 Bore에 베어링을 안착시켜도 같은 조건이 발생할 수 있다.  한 예로, 평평하지 않은 Pedestal에 볼트로 조여지는 Pillow Block이다.

그림 3-17은 지지가 불완전한 베어링 외륜에서 나타나는 상태로써, 왼쪽 그림은 베어링 설치시 하우징에 남아있는 터닝칩(Turning Chip)에 의해 베어링 외경에 영향이 남은 것이며, 이 외륜은 단지 칩에 의해서만 지지되어서 총하중은 Roller Path의 작은 부분에 의해 지탱된다.  오른쪽 그림은 조숙한 Spalling을 생성하는 Turning Chip 바로 위의 외륜에 무거운 특수 하중이 가해진 것을 나타낸 것이다. Spalling된 지역의 양쪽은 Fragment Dent라 부르는 상태이며, 벗겨진 표면에서 나온 조각들이 롤러와 롤러 궤도 사이에 떨어질 때 발생한다.

베어링과 베어링 Seat 사이의 접촉이 원활하지 않으면 상대 운동이 발생하고, 이동이 작으면 Fretting 부식이라 하는 조건이 발생한다.  그림 3-18은 베어링 외륜의 Fretting 부식을 나타내고, 더욱 발달한 상태는 그림 3-19와 같다. Fretting 균열을 야기해 Spalling이 되게 한다.

Seat가 정밀하게 가공되었어도 Fretting 부식이 발견될 수 있다.  운전조건 때문에 Seat가 하중을 받아 변형되는 이런 예는 철도의 Journal Box에서 볼 수 있다.  경험에 의하면 이런 형태의 외륜의 프레팅 부식은 일반적으로 베어링 수명에 크게 영향을 미치지 않는다.  Shaft Seat나 저널, 하우징 보어 등은 Fretting 부식을 유발하고 생성할 수 있다.  축상에서 운동에 의한 손상은 그림 3-20과 같다.  내륜과 저널 양쪽면에 Fretting 부식이 크게 분포하고 있으며, 내륜을 거쳐 나타난 축방향 균열은 Fretting에 의한 표면 손상에서 시작되었다.

베어링 Seat가 볼록하거나 또는 오목하거나, Taper진 데에서도 베어링이 손상될 수 있으며, 베어링 링의 폭 전체로 접촉할 수 없으므로, 하중이 가해져 링이 기울고 Raceway를 따라 축방향으로 피로 균열이 일반적으로 나타난다.  그림 3-21은 링과 하우징간의 접촉불량에 의한 균열을 보이고 있다.

 

그림 3-16  하우징에 꼭끼어진 구형 롤러 베어링 외륜의 거울상

 

그림 3-17  하우징 Bore내 Chip에 의한 피로

 

그림 3-18  Fretting 부식에 의한 마멸

 

그림 3-19  Fretting 부식으로 더욱 발달한 마멸과 균열

 

그림 3-20  축 저널의 항복(Yield)에 의한 Fretting

 

그림 3-21  하우징 맞춤 불량에 의한 균열

 

TRAC Mark INCOSYS