베어링 결함진전과 진동분석기법 (진동 스펙트럼으로 롤베어링의 결함상태를 파악하는 방법)

구름, 볼 베어링은 회전하는 축의 하중을 받아서 지지대에 전달하는 중간 부품으로서 기본적으로 볼과 레이스 간의 점 접촉 면적을

줄여주기 위해서 윤활이 반드시 필요하며, 축격음이 반드시 존재한다.

또한 구름, 볼 베어링은 계속적인 마찰로 인해 마모상태가 진전될 경우, 더 이상 구름지지요소로서의 구실을 못하게 되므로

이를 미리 예상하고 방지하는 것이 설비관리자의 주요임무중의 하나라고 할 수 있다.

베어링 결함진전상태를 진동스펙트럼(Vibration Spectrum)으로 확인해 보면 아래와 같다.

베어링 단계별 결함 진전 상태

1단계

가속도센서로 측정이 가능한 영역의 고주파수 대역(10Khz 이하)에서 사이드밴드(Sidebands)를 동반하여 결함주파수가 나타나고 있다.

베어링결함주파수는 회전체의 1 order(1X)에 비동기주파수로서 예) 7.88 order 성분을 갖는 BPFI(내륜결함)의 고조파(X배)에서 시작.

2단계

사이드밴드가 옆으로 퍼져 진전되고 베어링결함주파수의 1X 근처까지 진전되는 것 처럼 보인다. 제일 처음 계산했던 베어링결함주파수와 점점 틀려진다.

주파수의 변조가 심해지며, 베어링의 구조가 변형되기 시작한다.

3단계

진폭레벨이 전 부분에 걸쳐 증가하고, 사이드밴드는 점차 옆으로 퍼진다. 또한 베어링의 기본결함주파수(BPFI 1X)가 새롭게 나타나기 시작

회전수(1X RPM)의 진폭증가와 그 하모닉성분(harmonics)이 생성됨(베어링의 변형으로 인한 축정렬 불량)

4단계

베어링수명잔존 1~2% 베어링변형 결정, 바닥진동(Noise floor)이 상승함.

사이드밴드의 사이드밴드가 생성됨. 제 2차 변형을 동반(축정렬 불량, 모터결함, 마도 등)