장비 마모 이해
정의: 기어 마모란 무엇인가?
기어 마모 마모, 접착, 표면 피로, 부식 등의 기계적 과정으로 인해 기어 톱니 표면에서 재료가 점진적으로 손실되는 현상입니다. 톱니 파손으로 인한 갑작스러운 파손과는 달리, 기어 마모는 톱니 형상의 형상을 변화시키고 백래시를 증가시키며 소음을 증가시키는 점진적인 열화 현상입니다. 진동 치아 마모가 과도해지거나 더 심각한 손상 모드로 전환되면 결국 기능적 실패로 이어집니다. 피팅 또는 치아 골절.
기어 마모 메커니즘을 이해하고 마모 진행을 모니터링합니다. 진동 분석, 오일 분석 및 정기 검사를 통해 기어박스 신뢰성을 최적화하고 계획되지 않은 가동 중지 시간을 최소화하는 예측 유지 관리 전략이 가능합니다.
기어 마모의 유형 및 메커니즘
1. 연마 마모
산업용 기어박스에서 가장 흔한 마모 메커니즘:
- 원인: 윤활유의 단단한 입자(먼지, 금속 칩, 마모 파편)가 연마제로 작용합니다.
- 프로세스: 치아 표면 사이에 갇힌 입자는 분쇄 작용을 통해 재료를 제거합니다.
- 모습: 광택이 나고 매끄러운 치아 표면; 균일하게 제거된 재료
- 비율: 오염 수준 및 부하에 비례
- 방지: 효과적인 여과, 밀봉, 깨끗한 조립
2. 접착 마모(긁힘/긁힘)
심각한 부하나 윤활 부족으로 인해 발생합니다.
- 원인: 윤활 필름의 파손으로 인해 금속 간 접촉이 가능함
- 프로세스: 슬라이딩 접촉점에서 미세한 용접 및 찢어짐 발생
- 모습: 거칠고 찢어진 표면; 맞물리는 이빨 사이의 재료 이동; 미끄러지는 방향의 점수 표시
- 심각성: 일단 시작되면 급속히 진행되어 치명적인 실패로 이어질 수 있습니다.
- 방지: 적절한 윤활, 극압(EP) 첨가제, 부하 감소
3. 마이크로피팅
미세한 표면 질감을 생성하는 표면 피로 마모:
- 원인: 높은 표면 접촉 응력을 허용하는 얇은 윤활 필름
- 모습: 무광 회색 표면; 수천 개의 미세한 구멍(10-50µm)
- 위치: 일반적으로 롤링과 슬라이딩이 결합되는 피치 라인 근처
- 진행: 안정화(경미)되거나 마크로피팅(심각)으로 진행될 수 있음
- 효과: 치아 모양이 바뀌고 소음과 진동이 증가합니다.
4. 중간(정상) 마모
- 수년에 걸쳐 점진적인 연마 및 재료 제거
- 모든 기어링에서 어느 정도 예상됨
- 속도는 예측 가능하고 느려야 합니다.< 0.1 mm (수년에 걸쳐)
- 설계 허용 오차 내에 있는 경우 허용 가능
5. 부식성 마모
- 원인: 습기, 산성 윤활제 또는 화학적 오염
- 모습: 녹색 얼룩, 표면 거칠기, 구멍 있음
- 흔한: 습기가 있는 상태에서 기어박스가 공회전하는 경우
- 방지: 적절한 밀봉, 부식 방지제, 보관 보호
기어 마모의 영향
기하학적 변화
- 프로필 수정: 인벌류트 프로파일이 저하되어 공액 작용에 영향을 미칩니다.
- 반발 증가: 재료 손실로 인해 맞물리는 이빨 사이의 여유 공간이 늘어납니다.
- 접촉 비율 감소: 동시에 접촉하는 치아가 적음
- 부하 집중도: 남은 재료는 더 높은 응력을 지닙니다.
성능 저하
- 진동 증가: 치아 접촉 불량으로 인해 충격이 발생하고 메시 강성이 다양해집니다.
- 소음: 반발로 인한 덜거덕거림, 표면 거칠기로 인한 징징거림
- 효율성 감소: 마찰 손실 증가
- 정확도 손실: 백래시 증가로 인해 위치 정확도가 저하됩니다.
가속된 악화
- 마모된 치아는 더 높은 하중을 지탱합니다(하중을 공유하는 치아가 적음)
- 마모된 부위의 응력 집중
- 구멍이 생기거나 치아가 부러지는 전환
- 마모를 가속화하는 마모 파편을 생성합니다(긍정적 피드백)
검출 방법
진동 분석
- 지엠에프 진폭 추세: 점진적인 증가는 점진적인 마모를 나타냅니다.
- 하모닉 개발: 2×GMF, 3×GMF의 출현 및 성장
- 측대역: GMF 주변의 샤프트 속도 측대역 개발
- 광대역 노이즈: 표면 거칠기로 인한 고주파 콘텐츠 증가
- 시간 파형: 불규칙성이 증가하고 영향을 미치다
오일 분석
- 마모 입자 분석: 오일 샘플의 철 농도
- 페로그래피: 입자 형태(마찰 입자 대 절단 입자 대 피로 입자)
- 분광 분석: 마모 금속을 드러내는 원소 구성
- 입자 계수: 추세 입자 농도 및 크기 분포
- 조기 발견: 오일 분석을 통해 진동 증상이 나타나기 전에 마모를 감지할 수 있습니다.
시각 검사
- 분해 없이 보어스코프 검사
- 오버홀 중 완벽한 검사
- 피치 라인에서 이빨 두께 측정
- 접촉 패턴(블루잉 또는 코팅 전이) 확인
- 역사적 비교를 위해 치아 사진을 찍으세요
- 제조업체의 마모 한계와 비교하세요
소음 모니터링
- 치아 접촉으로 인한 음향 방출
- 표면 상태를 위한 초음파 측정
- 마모 진행을 나타내는 가청 소음 변화
예방 및 수명 연장
적절한 윤활
- 부하 및 속도에 맞는 올바른 윤활유 점도
- 고하중용 EP(극압) 첨가제
- 적절한 윤활량 및 유량
- 여과를 통해 오일의 청결을 유지하세요
- 제조업체 일정에 따른 정기적인 오일 교환
오염 제어
- 입자 침투를 방지하기 위한 효과적인 밀봉
- 필터가 있는 브리더
- 깨끗한 조립 및 유지 관리 관행
- 오일 여과 시스템(10-25µm 절대 정격)
부하 관리
- 설계 하중 정격 내에서 작동
- 충격 하중이나 갑작스러운 하중 변화를 피하십시오.
- 토크 및 동력 전달 모니터링
- 지속적으로 과부하가 걸리는 경우 기어박스 크기를 늘리는 것을 고려하세요.
정렬 및 설치
- 적절한 기어 정렬(전체 페이스 너비에 걸친 접촉 패턴)을 보장합니다.
- 올바른 샤프트 정렬 불량으로 인해 에지 로딩이 발생합니다.
- 적절한 베어링 선택 및 유지 관리
- 사양 내에서 백래시 확인
기어를 교체해야 하는 시기
교체 기준
- 이빨 두께: 제조업체가 지정한 한계를 넘어서는 마모(일반적으로 10-20% 재료 손실)
- 진동 레벨: 윤활 개선에도 불구하고 GMF 진폭이 경보 한계를 초과함
- 피팅 범위: > 30% 치아 표면은 중간에서 심각한 구멍이 보입니다.
- 점수/스커핑: 중간에서 심각한 점수는 교체가 필요함을 나타냅니다.
- 소음: 치아 접촉 불량을 나타내는 과도한 소음
- 백래시: 최대 지정 값을 초과함
타이밍 고려 사항
- 예정된 정전 중 계획 교체
- 기어 쌍을 함께 교체합니다(맞물리는 기어가 함께 마모됨)
- 하우징이 손상된 경우 기어 교체 대신 기어박스 전체를 교체하는 것을 고려하세요.
- 교체 기어를 일찍 주문하세요(리드 타임이 길어질 수 있음)
기어 마모는 동력 전달 과정에서 불가피한 결과이지만, 적절한 윤활, 오염 제어, 그리고 기어 상태 모니터링을 통해 마모율을 최소화하고 기어박스 수명을 극대화할 수 있습니다. 기어 맞물림 주파수와 그 측대역을 체계적으로 모니터링하고 오일 분석을 병행하면 비정상 마모를 조기에 감지하고 심각한 고장 발생 전에 기어를 계획적으로 교체할 수 있습니다.
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