Rolling Bearing의 진동문제-14-베어링결함과 Looseness의 차이

구름베어링이 결함이 발생하였다면 반드시 그 원인이 있을 것이고 가장 많은 원인은 축정렬불량과 윤활불량, 부하의 잘못된 계산, 그리고 느슨함(이완, Looseness)일 것이다. 구름베어링은 일반적으로 축(Shaft)에 끼워맞춤으로 설치되고 다시 베어링 하우징내에 열박음으로 끼워맞춰지게 설치된다. 이 때의 공차(Tolerance)가 맞지 않을 경우에 베어링이 원활하게 작동하지 않고 하우징과의 사이에 또는 축과의 사이에서 베어링이 헛돌게 된다. 이 자체도 Looseness라고 할 수 있지만 본 건에서 다루고 싶은 것은 기계가 잘 고정되지 않거나 Crack이 발생하여 충격진동이 발생하는 기계적이완(Mechanical looseness)과의 차이점이다. 충격진동과 하모닉 그리고 심하면 Sidebands를 유발한다는 것도 유사하다. 어떻게 베어링결함과 기계적이완을 구분할 수 있을까?

베어링결함과 기계적이완의 차이점

베어링 결함주파수를 스펙트럼으로 확인해 보면(좌) 기본적으로 베어링의 고유주파수에 큰 영향을 받으며 베어링 구성요소가 움직일 때 발생하는 Stress wave를 확인하므로 고주파에서 우선 관찰된다. 또한 베어링의 구성요소가 이완되고 충격력이 더욱 심해지면서 1X RPM의 저주파 방향으로 하모닉과 사이드밴드가 심하게 발생하며 성장한다.

반면에 기계적결함(우)은 베어링결함주파수와 비슷한 충격파형을 나타내고 있으나 시간파형자체가 비대칭(한쪽 방향만 진폭이 더 높은 경우)인 경우가 잘 관찰되고 스펙트럼 상에서는 1X RPM에서 시작하여 상태가 심각해 질수록 고주파 방향으로 확산되면서 사이드밴드가 짙어지게 된다. 다시 말하면 Looseness는 저주파에서 고주파측으로, Rolling bearing fault는 고주파에서 저주파 측으로 결함주파수가 성장한다는 점이다.

그러나 이러한 변화의 추이는 즉각적인 진단(Consulting)에서는 확인할 수 없고 오랫동안의 측정된 데이터로 확인이 가능(Condition monitoring)하므로 지속적인 관찰과 이를 판독할 수 있는 스펙트럼 계측기와 학습이 있어야 한다.

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