1.3.4 부적절한 맞춤에 의한 손상

Damage Due to Improper Fits

 

 

베어링의 내륜 또는 외륜이 축과 하우징에 Slip Fit 또는 Interference Fit으로 설치해야 하는가 하는 결정은 하중 방향에 대해 링이 회전상태인지 정지상태인지를 먼저 결정해야 한다.  조임이나 풀림 정도는 하중과 속도의 크기로 결정되는데, 만약 베어링 링이 하중방향에 대해 회전하면 Interference Fit으로, 정지상태이면 Slip Fit으로 한다.  무거운 하중의 경우는 큰 간섭이 요구된다는 개념으로 맞춤정도가 결정되고, 충격이나 연속적인 진동은 하중에 대해 회전하는 링에 더욱 큰 Interference Fit이 요구된다.  경하중을 받는 링 또는 하중에 대해 회전하고 극히 저속도에서 운전되는 상당한 하중을 받는 링에서도 Lighter Fit 또는 Slip Fit을 한다.

두 가지 예를 고려해 보라. 자동차의 앞바퀴가 닿는 도로는 균일한 방향의 하중을 받으며 포장도로는 항상 바퀴에 상승력을 가하는데, 이러한 경우 외륜과 Cup은 회전하여 Wheel Hub에 압착․조립되는 반면 내륜이나 Cone이 정지상태이며 스핀들에 Slip Fit된다.  또 다른 경우는, 일반적인 치차 구동장치의 베어링은 하중에 대해 정지하는 외륜을 가져 Slip Fit하지만, 내륜은 하중에 대해 회전하여 Interference Fit으로 설치할 필요가 있는 경우가 있으며 이 경우 Slip Fit의 링보다는 롤러에서 축방향 팽창이 가능한 베어링이 필요하다.  그러한 설비에서는 축의 한쪽에서는 원추형 롤러 베어링 그리고 다른 끝에서는 내장 베어링(깊은 홈 볼 또는 구형 롤러 베어링)으로 구성되어 있다.

양호한 맞춤 관례를 따르지 않아서 영향을 받은 예가 다음에 있는데, 그림 3-32는 하중 방향이 일정할때의 Bore 표면과 축의 상대운동으로 손상된 내륜 Bore 표면을 보이고 있다.  크리프(Creep)라 불리는 이 상대운동은 그림 3-32와 같은 Scoring을 초래할 수도 있다.  만약 Loose Fit부로 윤활제가 침투하면 Bore나 축 Seat에 광택이 나타난다 (그림 3-33). 정상적으로 Tight Fit한 내륜에 Creep이 발생할 때 손상은 Bore 표면에 국한되지 않고 링의 Face에도 영향을 준다.  축 Shoulder나 Spacer의 접촉은 마멸 또는 심각한 마찰균열(그림 3-31)을 유발하는데, 이것은 윤활제의 상태에 따라 다르다.  그림 3-32는 상대운동을 할 때, 베어링 내륜면의 축 Shoulder가 어떻게 마멸되는지를 보여준다.  압착 링과 그 Seat 사이의 마멸은 누적된 손상으로써, 초기 마멸은 Creep를 가속시켜 마멸을 더욱 증가시킨다.  지지능력을 잃은 링은 균열을 발달시키며, 마멸로 발생된 이물질은 Fragment Dent를 유발시키고 내부적으로 베어링을 마멸케 한다.

그림 3-32  "크리프"에 의한 내륜의 스코어링

 

과도한 맞춤은 그림 3-11과 같이 내부적으로 베어링을 예압하거나 또는 내륜에 아주 높은 Hoop 응력을 유발해서 베어링을 손상시킨다.  그림 3-34는 과도한 간섭 맞춤에 의한 균열된 내륜이다.  필요 이상으로 느슨해진 하우징 맞춤으로 외륜을 Fretting이나 Creep, Spin을 야기하는데, Fretting의 예는 그림 3-18과 그림 3-19와 같다.  외륜의 지지 결함은 느슨함이 지나치거나 하우징 Bore의 접촉 불량에 의한다.  외륜의 균열은 그림 3-19와 같다.

그림 3-33  Creep에 의한 마멸

 

그림 3-34  과도한 간섭 맞춤에 의한 축방향 균열

 

TRAC Mark INCOSYS