롤링 엘리먼트 베어링의 스폴링이란 무엇입니까? • 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋" 롤링 엘리먼트 베어링의 스폴링이란 무엇입니까? • 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"

롤링 베어링의 스폴링이란 무엇인가?

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롤링 베어링의 스폴링 이해

정의: 스폴링이란 무엇인가?

스폴링 (작을 때는 스폴, 플레이킹 또는 피팅이라고도 함)은 구름 접촉 피로로 인해 베어링 레이스 또는 전동체 표면에서 재료가 국부적으로 박리, 칩핑 또는 파단되는 현상입니다. 스폴은 재료 조각이 표면에서 떨어져 나와 거칠고 손상된 영역을 남기는 크레이터, 피트 또는 칩 형태로 나타납니다. 전동체가 스폴 위를 지날 때, 특징적인 진동 특정한 베어링 결함 주파수.

스폴링은 베어링의 피로 수명 종료를 나타내는 가장 흔하고 일반적인 베어링 고장 모드입니다. 입다 (점진적인 재료 제거) 또는 피팅 (부식으로 인한 표면 손상). 스폴링은 다음을 통해 감지할 수 있습니다. 진동 분석 베어링이 완전히 고장나기까지 몇 달이 걸리므로 예측 유지 관리 프로그램의 주요 대상이 됩니다.

스폴링의 물리적 메커니즘

롤링 접촉 피로 과정

스폴링은 점진적인 피로 과정을 통해 발생합니다.

  1. 순환적 로딩: 롤링 요소가 레이스의 한 지점을 통과할 때마다 헤르츠 접촉 응력(일반적으로 1000-3000MPa)이 생성됩니다.
  2. 지하 전단 응력: 최대 전단 응력은 표면 바로 아래(일반적으로 0.2~0.5mm 깊이)에서 발생합니다.
  3. 균열 시작: 수백만 또는 수십억 사이클 후, 미세 균열은 지하 응력 집중에서 시작됩니다.
  4. 균열 확산: 균열은 표면과 평행하게 자라다가 표면을 향해 갈라지고 재료 속으로 더 깊이 들어갑니다.
  5. 재료 분리: 균열 네트워크는 재료 조각을 분리합니다.
  6. 스폴 형성: 분리된 물질이 떨어져 나가면서 크레이터나 구덩이가 생깁니다.

일반적인 스폴 특성

  • 크기: 처음에는 직경이 1-5mm이지만 10-20mm 이상으로 자랄 수 있습니다.
  • 깊이: 경화된 케이스에 0.2-2mm 깊이로
  • 모양: 바닥과 가장자리가 거친 불규칙한 분화구
  • 위치: 부하 구역의 바깥쪽 레이스에서 가장 자주 발생합니다.
  • 모습: 금속성, 처음에는 날카로운 모서리가 있는 밝은 표면, 계속 작동하면 어두워짐

원인 및 기여 요인

정상 피로 수명

  • 모든 베어링은 유한한 피로 수명을 갖습니다(L10 수명 – 90%는 이 시점까지 지속됨)
  • 스폴링은 예상되는 수명 종료 실패 모드입니다.
  • 적절한 베어링 선택은 적용에 적합한 수명을 보장합니다.
  • 계산된 L10 수명 또는 그 이상에서 발생하는 경우 결함이 아닙니다.

조기 탈락 원인

  • 과부하: 베어링 정격을 초과하는 하중은 수명을 크게 단축시킵니다(수명 ∝ 1/하중³)
  • 윤활 불량: 필름 두께가 부족하면 표면 응력이 증가합니다.
  • 오염: 균열을 일으키는 응력 상승을 생성하는 입자
  • 정렬 불량: 높은 국부 응력을 생성하는 에지 로딩
  • 잘못된 설치: 장착 중 손상으로 인한 조기 고장 발생
  • 부식: 균열 시작 지점으로 작용하는 표면 구덩이
  • 재료 결함: 베어링 강의 내포물

스폴링의 진동 감지

초기 단계(마이크로 스폴)

  • 깨어진 조각 < 1-2 mm 직경
  • 베어링 결함 주파수에서 작은 피크가 나타납니다. 봉투 스펙트럼
  • 표준에서는 보이지 않을 수 있습니다 FFT 스펙트럼
  • 봉투 내 진폭: 0.5-2g
  • 남은 수명: 일반적으로 6-18개월

중간 단계

  • 스폴 직경 2-10mm
  • FFT와 엔벨로프 스펙트럼 모두에서 명확한 오류 주파수 피크
  • 2-3 배음 보이는
  • 의 시작 측파대 형성
  • 진폭: 2-10g
  • 남은 수명: 2-6개월

고급 단계

  • 파편 > 10mm, 여러 개의 파편이 있을 수 있음
  • 매우 높은 진폭의 단층 주파수 피크
  • 다수의 고조파(4~8개 이상)
  • 복잡한 측파대 구조
  • 높은 소음 바닥
  • 진폭: > 10g
  • 남은 수명: 며칠에서 몇 주

심각/중요 단계

  • 광범위한 박리, 다중 결함
  • 광대역 잡음이 지배적
  • 개별 오류 주파수가 가려질 수 있습니다.
  • 전반적인 진동이 매우 높음
  • 베어링에서 들리는 소음
  • 고온
  • 임박한 고장 - 즉각적인 교체가 필요합니다

진행 및 2차 손상

스폴 성장

일단 시작되면 파편은 점진적으로 커집니다.

  • 파편 가장자리의 충격 하중은 높은 응력을 생성합니다.
  • 인접한 재료의 피로가 더 빨리 진행됩니다.
  • Spall은 바깥쪽으로, 더 깊게 자랍니다.
  • 기하급수적 성장률 - 작은 파편이 몇 주 만에 커질 수 있음

2차 피해

스폴링은 연쇄적인 피해를 일으키는 파편을 생성합니다.

  • 잔해 생성: 스폴에서 나온 금속 입자가 베어링을 순환합니다.
  • 삼체 마모: 파편은 래핑 화합물 역할을 합니다.
  • 2차 스폴: 파편 입자는 다른 지역에서 새로운 파편을 시작합니다.
  • 급속한 악화: 여러 개의 스폴이 나타나면 고장이 가속화됩니다.
  • 완전한 실패: 결국 베어링은 모든 하중 지지 능력을 잃습니다.

대응 및 시정 조치

감지 시

  1. 진단 확인: 결함 주파수가 베어링 형상과 일치하는지 확인하십시오.
  2. 심각도 평가: 진폭과 고조파를 기반으로 단계 결정
  3. 모니터링 증가: 심각도에 따라 월 단위에서 주 단위 또는 일 단위로 변경
  4. 일정 교체: 적절한 가동 중지 시간 동안 베어링 교체를 계획하세요
  5. 베어링 조달: 교체 주문(올바른 모델 및 사양 확인)

비상 지표

다음과 같은 경우 즉시 종료하는 것이 좋습니다.

  • 1주일도 안 돼서 진동 진폭이 두 배로 늘어났다
  • 베어링 온도가 급격히 상승합니다(한 교대 근무에서 5°C 이상)
  • 베어링에서 들리는 갈리는 소리, 삐걱거리는 소리 또는 거칠기
  • 다중 베어링 주파수 존재(다중 결함)
  • 윤활유 손실 또는 눈에 보이는 오염

설계 및 유지 관리를 통한 예방

설계 단계

  • 적절한 수명 등급(L10 > 필요 수명)을 가진 베어링을 선택하세요.
  • 적절한 윤활 시스템을 제공하세요
  • 효과적인 밀봉 설계
  • 작동 조건에 적합한 냉각을 보장합니다.

설치 단계

  • 깨끗한 설치 관행
  • 적절한 장착 도구(설치 손상 방지)
  • 올바른 베어링 클리어런스를 확인하세요
  • 정확한 정렬

운영 단계

  • 봉투 분석을 통한 진동 모니터링 프로그램
  • 윤활 프로그램(간격, 수량, 품질)
  • 온도 모니터링
  • 동적 하중을 최소화하기 위한 우수한 균형 품질

스폴링은 베어링 피로 수명의 불가피한 종착점이지만, 적절한 베어링 선택, 설치, 윤활 및 상태 모니터링을 통해 베어링 수명을 극대화하고 고장을 조기에 감지하여 2차 피해를 방지하고 계획적이고 비용 효율적인 유지 관리를 수행할 수 있습니다.

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