나를에 따라 
베어링 고장 원인에 대한 궁극적인 가이드
베어링은 회전 부품(샤프트)과 고정 부품(베어링 하우징)을 최소한의 마찰로 결합합니다. 자동차, 비행기, 발전기, 컨베이어, 모터와 같은 다양한 회전 장비가 원활하게 작동할 수 있는 것은 바로 베어링의 역할 때문입니다. 과학 기술 진보의 급속한 발전으로 고객은 베어링 제품의 품질에 대한 요구 사항이 점점 더 높아지고 있습니다. 베어링 제조업체는 표준을 충족하고 성능 요구 사항을 충족하는 고품질 베어링을 제공하는 것이 중요하지만 올바르게 사용하는 것도 중요합니다. 수년간의 베어링 제조 기술 작업을 바탕으로 Aubearing은 베어링이 테스트 후 적격 판정을 받았지만 설치 후 베어링이 걸리거나 사용 중 조기 회전 오류가 발생하는 문제에 종종 직면합니다. 주요 증상에는 회전 고착감, 작업 표면의 심각한 벗겨짐, 심각한 마모, 심지어 베어링의 왜곡 및 파손이 포함됩니다. 새장. 고장 결과를 분석한 결과, 베어링 자체에 관련된 품질 문제는 많지 않으며, 대부분 부적절한 설치 및 사용으로 인해 발생하는 것으로 나타났습니다. 이런 이유로, 봉헌 는 베어링의 일반적인 고장 모드를 검토하고 베어링 수명을 더욱 향상시키기 위한 건설적인 제안을 제공하는 것이 필요하다고 믿습니다.
롤링 베어링은 고경도 베어링강(AISI52100)으로 제작된 고정밀 부품입니다. 현재 롤링 베어링은 세라믹 롤링 요소를 사용합니다. 베어링은 내부 및 외부 링, 볼 또는 롤러, 케이지로 구성됩니다. 일부 베어링에는 씰이나 먼지 덮개도 있습니다. 이러한 밀봉형 베어링에는 공장에서 그리스가 미리 채워져 있습니다. 윤활유나 그리스는 전동체와 전동면을 분리하기 위해 형성해야 하는 윤활막의 두께에 매우 중요합니다. 베어링이 잘 윤활되고 오염되지 않도록 장비에 적합한 베어링을 선택하고 올바르게 설치해야 합니다.
베어링 고장의 원인
손상 징후를 찾을 때 내부 베어링 형상과 베어링 작동 방식을 올바르게 이해하는 것이 중요합니다. 베어링이 잘 작동하는 장비에서 제거된 손상된 베어링의 궤도 하중 추적을 비교하면 베어링 손상의 원인을 이해하는 데 도움이 됩니다. 위조 베어링은 평판이 좋은 베어링 제조업체가 만든 베어링보다 서비스 수명이 훨씬 짧기 때문에 위조 베어링을 방지하는 것도 중요합니다. 기계에 과부하가 걸리거나 부적절하게 사용되거나 유지 관리되면 베어링이 영향을 받게 되며 조기 베어링 고장의 34%는 피로로 인해 발생합니다. 베어링이 부적절하게 유지관리되거나 과도한 응력을 받을 경우 "조기 경고"를 제공하기 때문입니다.
접촉 피로
접촉 피로 파손은 베어링 작업 표면의 교번 응력으로 인해 발생하는 파손을 의미합니다. 접촉 피로 파손은 베어링 작업 표면에서 발생하며 종종 피로 균열을 동반합니다. 이는 먼저 접촉 표면 아래의 최대 교번 전단 응력에서 발생한 다음 표면으로 팽창하여 공식 또는 공식 파쇄와 같은 다양한 파쇄 모양을 형성합니다. 작은 조각으로 벗겨지는 것을 얕은 박리라고 합니다. 박리 표면이 점진적으로 확장되기 때문에 깊은 층까지 확장되어 깊은 박리를 형성하는 경우가 많습니다. 깊은 파손은 접촉 피로 파손의 피로 원인입니다.
마모 실패
마모 파손은 작업 표면에서 금속의 지속적인 마모를 유발하는 표면 사이의 상대적인 미끄럼 마찰로 인해 발생하는 파손을 말합니다. 지속적인 마모로 인해 베어링 부품이 점진적으로 손상되어 결국 베어링 치수 정확도가 떨어지고 기타 관련 문제가 발생하게 됩니다. 마모는 모양 변화에 영향을 미치고 피팅 간격을 늘리며 작업 표면의 지형을 변경할 수 있습니다. 윤활유에 영향을 미치거나 어느 정도 오염되어 윤활 기능이 완전히 상실되어 베어링의 회전 정도가 떨어지거나 심지어는 정상적으로 작동하지 않을 수도 있습니다. 마모 실패는 다양한 유형의 베어링의 일반적인 실패 모드 중 하나입니다. 마모 형태에 따라 일반적으로 가장 일반적인 연마 마모와 접착 마모로 나눌 수 있습니다.
연마 마모는 베어링의 작업 표면 사이의 금속 표면에 이물질이나 단단한 이물질이 스퀴즈되거나 마모 잔해가 접촉 표면의 상대적인 움직임으로 인해 발생하는 마모를 말하며 종종 작업에 고랑 같은 긁힘이 발생합니다. 베어링 표면. 단단한 입자나 이물질은 호스트 내부 또는 호스트 시스템의 다른 인접한 부분에서 나올 수 있으며 윤활 매체에 의해 베어링으로 보내집니다. 접착 마모는 마찰 표면의 미세한 돌출부나 이물질로 인해 마찰 표면에 고르지 않은 응력이 발생하는 것을 말합니다. 윤활 조건이 심각하게 악화되면 국부적인 마찰열이 발생하여 마찰 표면의 국부적 변형과 마찰 미세 용접이 쉽게 발생할 수 있습니다. 심각한 표면 금속이 부분적으로 녹을 수 있으며 접촉 표면에 가해지는 힘으로 인해 매트릭스에서 국부적인 마찰 용접 지점이 찢어지고 소성 변형이 증가합니다. 이 접착-인열-접착 주기는 접착 마모를 구성합니다. 일반적으로 약간의 접착 마모를 마모라고 하고 심한 접착 마모를 폐색이라고 합니다.
골절 실패
베어링 파손 실패의 주요 원인은 설계 결함과 과부하입니다. 적용된 하중이 재료의 강도 한계를 초과하여 부품이 파손되는 경우 이를 과부하 파손이라고 합니다. 과부하의 주요 원인은 갑작스러운 호스트 오류 또는 부적절한 설치입니다. 베어링 부품의 미세 균열, 수축 공동, 기포, 큰 이물질, 조직 과열 및 국부 화상과 같은 결함도 충격 과부하 또는 심한 진동 중에 결함에 균열을 일으킬 수 있으며 이를 결함 파괴라고 합니다. 베어링 제조 과정에서 장비를 이용하면 원자재 공장 재검사, 단조 및 열처리 품질 관리, 가공 공정 관리 등에서 위에서 언급한 결함이 존재하는지 여부를 정확하게 분석할 수 있다는 점을 지적해야 한다. 앞으로도 통제는 더욱 강화되어야 합니다. 그러나 일반적으로 일반적인 베어링 파손 고장의 대부분은 과부하 고장입니다.
클리어런스 변경 실패
베어링이 작동할 때 외부 또는 내부 요인의 영향으로 원래 피팅 틈새가 변경되고 정확도가 떨어지며 심지어 틈새 변경 실패라고 하는 "고착"이 발생합니다. 과도한 간섭, 부적절한 설치, 온도 상승으로 인한 팽창, 순간 과부하 등의 외부 요인과 불안정한 상태의 잔류 오스테나이트 및 잔류 응력과 같은 내부 요인이 틈새 변경 실패의 주요 원인입니다.
부적절한 조립
다양한 베어링의 조기 고장 중 16%는 부적절한 조립(보통 과도한 힘으로 인해…)과 조립 도구의 잘못된 사용으로 인해 발생합니다. 일부 장비는 정확하고 효율적인 설치 및 제거를 위해 기계적, 유압식 또는 가열 방법이 필요합니다. SKF는 다양한 전문 엔지니어링 서비스 기술을 기반으로 하는 다양한 도구와 장비를 제공하여 이러한 작업을 더 쉽고 빠르며 비용 효율적으로 만듭니다. 특수 도구와 기술을 사용한 전문적인 조립은 기계 가동 시간을 극대화하기 위한 또 다른 솔루션입니다.
부적절한 윤활
다양한 "유지보수가 필요 없는" 밀봉형 베어링을 설치할 수 있지만 조기 베어링 고장의 36%는 잘못된 기술 적용과 부적절한 그리스 사용으로 인해 발생합니다. 부적절하게 윤활된 베어링은 정상적인 서비스 수명이 되기 전에 필연적으로 조기에 고장이 나게 됩니다. 베어링은 일반적으로 기계 장비 중 조립 및 제거가 가장 어려운 부품이므로 정기적으로 윤활 처리하지 않으면 문제가 발생할 수 있습니다. 수동 유지보수가 불가능한 경우, SKF 최적의 윤활 결과를 얻기 위해 완전 자동 윤활 시스템을 개발할 수 있습니다. 필요에 따라 SKF 그리스, 도구 및 기술을 사용한 효과적인 윤활은 가동 중지 시간을 크게 줄이는 데 도움이 됩니다.
오염
베어링은 정밀 부품입니다. 베어링과 그리스가 오염되면 효과적으로 작동하지 않습니다. 또한 그리스를 바르고 유지 관리가 필요 없는 밀봉형 베어링은 사용 중인 모든 베어링 중 작은 비율만을 차지하므로 모든 조기 베어링 고장의 최소 14%는 오염 문제로 인해 발생합니다. SKF는 뛰어난 베어링 제조 및 설계 역량을 보유하고 있으며 다양한 열악한 작업 환경에 대한 씰링 솔루션을 제공할 수 있습니다.
베어링 고장 분석 방법
베어링 고장을 분석하는 과정에서 많은 복잡한 현상이 종종 발생합니다. 다양한 실험 결과는 모순되거나 불분명할 수 있습니다. 이를 위해서는 충분한 증거나 반증거를 얻기 위해 반복적인 실험과 시연이 필요합니다. 올바른 분석 방법, 절차 및 단계를 사용해야만 실제 실패 원인을 찾을 수 있습니다. 일반적으로 베어링 고장 분석은 고장난 물체 및 배경 데이터 수집, 거시적 검사 및 고장난 물체의 현미경 분석의 세 단계로 크게 나눌 수 있습니다.
유효하지 않은 개체 및 배경 자료 수집
실패한 물건의 부품과 파편을 최대한 많이 수집하세요. 고장난 베어링의 작업 조건, 사용 프로세스 및 제조 품질을 완전히 이해합니다. 구체적인 내용은 다음과 같습니다:
(1) 주 엔진의 부하, 회전 속도, 작동 조건 및 베어링의 기타 설계 작동 조건.
(2) 베어링 및 기타 관련 부품의 고장 상태 및 베어링 고장 유형.
(3) 베어링 설치 및 운영 기록. 작동 및 사용 중 비정상적인 작동은 없나요?
(4) 작동 중 베어링이 받는 실제 하중이 원래 설계를 준수하는지 여부.
(5) 베어링의 실제 회전 속도와 다양한 회전 속도의 주파수.
(6) 고장 시 급격한 온도 상승이나 연기, 소음, 진동이 발생하는지 여부.
(7) 작업 환경에 부식성 매체가 있는지 여부, 베어링과 저널 사이에 특수 표면 산화 색상 또는 기타 오염 색상이 있는지 여부.
(8) 베어링 설치 기록(설치 전 베어링 치수 공차 재검사 포함), 베어링 원래 간격, 조립 및 정렬 상태, 베어링 시트 및 기계 베이스의 강성, 설치에 이상이 있는지 여부.
(9) 베어링 작동 중 열팽창 및 동력 전달 변화가 있는지 여부.
(10) 윤활유 브랜드, 조성, 색상, 점도, 불순물 함량, 여과, 교체 및 공급 상태 등을 포함한 베어링 윤활 조건 및 침전물 수집.
(11) 베어링의 재료 선택이 올바른지, 재료 품질이 관련 표준 또는 도면 요구 사항을 충족하는지 여부.
(12) 베어링의 제조 공정이 정상적인지, 표면에 소성 변형이 있는지, 표면 연삭 화상이 있는지 여부.
(13) 고장난 베어링의 수리 및 유지관리 기록.
(14) 동일한 배치 또는 유형의 베어링의 고장 조건.
실제 배경자료를 수집하는 작업에서는 위의 요구사항을 모두 충족하기 어렵습니다. 그러나 수집된 정보는 올바른 분석 결론을 얻는 데 도움이 됩니다.
거시적 검사
고장난 베어링의 육안 검사(치수 공차 측정, 표면 상태 검사 및 분석 포함)는 고장 분석에서 가장 중요한 단계입니다. 전체적인 외관검사는 베어링의 고장과 손상된 부품의 특성에 대한 개요를 제공하고, 고장의 원인을 추정하고, 결함의 크기, 모양, 위치, 수량 및 특성을 관찰하고, 추가 현미경 검사를 위해 적절한 부품을 차단할 수 있습니다. 그리고 분석. 매크로 검사의 내용은 다음과 같습니다.
(1) 외관 및 크기의 변화(진동 측정 분석, 동적 기능 분석 및 궤도 진원도 분석 포함).
(2) 클리어런스 변경.
(3) 부식현상이 있는지, 어디에 있는지, 어떤 부식인지, 고장과 직접적인 관련이 있는지.
(4) 균열 유무, 균열의 형상 및 파단의 성질.
(5) 마모 유형은 무엇이며 파손에 얼마나 기여하는지.
(6) 각 베어링 부품의 작업 표면의 변색과 위치를 관찰하여 윤활 상태와 표면 온도 영향을 확인합니다.
(7) 비정상적인 마모, 이물질 매립, 균열, 긁힘 및 기타 결함에 대한 고장 특성 영역을 주로 관찰하십시오.
(8) 냉간 산세 방법 또는 열간 산세 방법은 베어링 부품의 원래 표면에 부드러운 반점, 탈탄 층 및 화상, 특히 표면 연삭 화상이 있는지 확인하는 데 사용됩니다.
(9) X선 응력 측정기를 사용하여 작동 전후 베어링의 응력 변화를 측정합니다.
육안 검사 결과를 통해 기본적으로 고장의 형태와 원인을 파악할 수 있는 경우도 있지만, 고장의 성격을 더 자세히 파악하려면 증거를 확보하고 현미경 분석을 수행해야 합니다.
현미경 분석
파손된 베어링의 현미경 분석에는 광학 금속 조직 분석, 전자 현미경 분석, 프로브 및 전자 에너지 분광학 분석 등이 포함됩니다. 이는 주로 파손 특성 영역의 미세 구조 변화와 피로 원인 및 균열 원인 분석을 기반으로 충분한 기준을 제공하거나 실패 분석에 대한 반증. 현미경 분석에서 가장 일반적으로 사용되는 일반적인 방법은 광학 금속 조직 분석 및 표면 경도 검출입니다. 분석 내용에는 다음이 포함되어야 합니다.
(1) 재료 품질이 관련 표준 및 설계 요구 사항을 충족하는지 여부.
(2) 베어링 부품의 기본 구조와 열처리 품질이 관련 요구 사항을 충족하는지 여부.
(3) 표면 조직에 탈탄층, 트루스테이트 및 기타 표면 가공 열화층이 있는지 여부.
(4) 침탄층 등 표면강화층의 깊이와 다층금속의 각층의 구조, 부식 피트나 균열의 형상 및 깊이를 측정하고 이를 바탕으로 균열의 원인과 성질을 파악한다. 균열의 형태와 양측의 구조적 특성에 대해 알아보겠습니다.
(5) 결정립 크기, 구조적 변형, 국부적인 상 변형, 재결정화, 상 응집 등을 기준으로 변형 정도, 온도 상승, 재료 유형 및 공정을 결정합니다.
(6) 기본 경도, 경도 균일성, 파손 특성 부위의 경도 변화를 측정한다.
(7) 골절 관찰 및 분석. 파단면을 관찰하기 위해 주사전자현미경을 이용하여 정성분석 및 측정을 실시하였다.
(8) 전자현미경, 탐침 및 전자에너지 분광학은 파단면의 성분을 측정하고 피로원 및 균열원 분석에서 파단면의 성질과 파단원인을 발견할 수 있다.
위에서 소개한 일반적인 베어링 고장 분석 방법의 3단계는 외부에서 내부까지 단계별로 심층적인 분석 과정이다. 각 단계에 포함되는 내용은 베어링 파손의 종류와 특성, 구체적인 상황에 따라 선택해야 하지만, 분석 단계는 필수입니다. 또한, 전체 해석 과정에서 해석 결과는 항상 베어링 파손에 영향을 미치는 여러 요소와 연계되어 종합적으로 고려되어야 합니다.
베어링의 일반적인 고장 모드 및 대책
1. 채널의 한쪽 끝 부분에서 벗겨짐. 채널의 한쪽 끝 부분에서 벗겨지는 현상은 주로 채널과 갈비뼈의 접합부에서 심한 박리 고리로 나타납니다. 원인은 베어링이 제자리에 설치되지 않았거나 작동 중 급격한 축 과부하가 발생했기 때문입니다. 취해야 할 대책은 베어링이 제자리에 설치되었는지 확인하거나 자유측 베어링의 외부 링 맞춤을 틈새 맞춤으로 변경하여 베어링에 과부하가 걸렸을 때 베어링이 보상될 수 있도록 하는 것입니다.
2. 채널이 원주 방향의 대칭 위치에서 벗겨집니다. 내륜은 원주를 중심으로 대칭 위치에서 벗겨지고, 외륜은 원주 대칭 위치(즉, 타원 단축 방향)에서 벗겨집니다. 그 주된 이유는 쉘 구멍이 타원형이기 때문입니다. 대형 또는 0.8분할 하우징 구멍 구조는 오토바이 캠축 베어링에서 특히 두드러집니다. 베어링을 더 큰 타원으로 하우징 구멍에 밀어 넣거나 별도 하우징의 두 절반을 조이면 베어링의 외부 링이 타원형이 되고 단축 방향의 간격이 크게 줄어들거나 심지어 음수가 됩니다. 하중이 가해지면 베어링의 내부 링이 회전하여 원주 방향으로 벗겨진 자국이 생기고, 외부 링은 단축 방향의 대칭 위치에서만 벗겨진 자국이 생깁니다. 이것이 베어링의 조기 고장의 주요 원인입니다. 베어링의 고장난 부분을 검사한 결과 베어링의 외경 진원도가 원래 공정에서 제어된 27μm에서 XNUMXμm로 변경된 것으로 나타났습니다. 이 값은 레이디얼 클리어런스 값보다 훨씬 큽니다. 따라서 베어링이 심한 변형과 음의 틈새에서 작동하고 있는 것으로 판단할 수 있으며, 초기에 작업면에 비정상적이고 급격한 마모와 벗겨짐이 발생하기 쉽습니다. 이에 대한 대책은 하우징 홀의 가공 정밀도를 높이거나 하우징 홀의 XNUMX분할 구조를 최대한 피하는 것이다.
3. 궤도면의 경사 박리. 베어링의 작업 표면에 경사진 벗겨짐 링이 나타나 베어링이 경사진 상태에서 작동하고 있음을 나타냅니다. 경사각이 임계상태에 도달하거나 초과할 경우, 비정상적이고 급격한 마모 및 벗겨짐이 조기에 발생할 수 있습니다. 주된 이유는 설치 불량, 샤프트 편향, 저널 및 하우징 구멍의 낮은 정확도 등입니다. 베어링 설치 품질을 보장하고 샤프트 숄더 및 홀 숄더의 축 방향 흔들림 정확도를 향상시키기 위한 대책이 취해졌습니다.
4. 페룰 파손. 페럴 파손 실패는 일반적으로 드물며 갑작스러운 과부하로 인해 발생하는 경우가 많습니다. 원인은 베어링 원재료 결함(기포, 수축구멍), 단조 결함(과연), 열처리 결함(과열), 가공 결함(국소화 또는 표면 미세 균열), 호스트 결함(장착 불량, 윤활 불량, 순간 과부하) 등. 일단 과부하가 걸리면 충격 하중이나 심한 진동으로 인해 페럴이 파손될 수 있습니다. 베어링 제조 과정에서 과부하 충격 하중 방지, 적절한 간섭 선택, 설치 정확도 향상, 사용 조건 개선 및 품질 관리 강화를 위한 대책이 강구됩니다.
5. 케이지 골절. 케이지 파손은 산발적인 비정상 고장 모드입니다. 주요 이유는 다음과 같습니다.
ㅏ. 케이지에 비정상적인 부하가 가해졌습니다. 설치가 제 위치에 있지 않거나 기울어져 있거나 간섭이 너무 크면 간격이 줄어들고 마찰 및 발열이 심해지며 표면이 부드러워지고 조기 비정상 박리가 발생하기 쉽습니다. 박리가 팽창함에 따라 박리된 이물질이 Cage Pocket에 들어가 Retention을 유발하게 되며 Cage의 작동을 방해하고 추가적인 하중이 발생하게 되어 Cage의 마모를 악화시킵니다. 이렇게 혈액 순환이 악화되면 케이지가 파손될 수 있습니다.
비. 윤활 불량은 주로 베어링이 오일 희박 상태에서 작동하고 있어 접착 마모가 발생하기 쉽고 작업 표면 상태가 악화되며 접착 마모로 인한 찢어짐이 케이지에 쉽게 들어가 케이지가 비정상적으로 생성될 수 있음을 의미합니다. 하중을 가해 케이지가 파손될 수 있습니다.
씨. 이물질의 침입은 케이지 파손 실패의 일반적인 모드입니다. 이물질의 침입으로 Cage의 마모가 심해지고 비정상적인 부가하중이 발생하여 깨질 새장.
디. 크리프 현상도 케이지 파손의 원인 중 하나입니다. 소위 크리프 현상은 페룰이 미끄러지는 현상을 말합니다. 결합면의 간섭이 불충분하면 슬라이딩으로 인해 하중점이 원주 방향으로 이동하여 페룰이 샤프트 또는 하우징에 대해 원주 방향으로 어긋나게 됩니다. 크리프가 발생하면 결합면이 크게 마모되고 마모 가루가 베어링 내부로 들어가 비정상적인 마모(전동면 벗겨짐), 케이지 마모 및 추가 하중이 발생하여 케이지가 파손될 수도 있습니다.
이자형. 케이지 재료 결함(예: 균열, 큰 이물질 금속 함유물, 수축 구멍, 기포) 및 리벳 결함(못 누락, 패드 못, 두 케이지 반쪽 사이의 틈, 심각한 리벳 손상) 등으로 인해 케이지가 파손될 수 있습니다. . 대책은 제조 공정을 엄격하게 통제하는 것이다.
결론
요약하면, 롤링 베어링이 정확하고 신뢰할 수 있는 구조적 기초임에도 불구하고 부적절한 사용으로 인해 조기 고장이 발생할 수도 있다는 것을 베어링의 일반적인 고장 메커니즘과 고장 모드에서 볼 수 있습니다. 일반적으로 베어링을 올바르게 사용하면 피로 수명까지 사용할 수 있습니다. 베어링의 조기 고장은 대부분 호스트 결합 부품의 제조 정밀도, 설치 품질, 사용 조건, 윤활 효과, 외부 이물질 침입, 열 충격, 호스트의 갑작스러운 고장 등의 요인에 의해 발생합니다. 따라서 베어링의 정확하고 합리적인 사용은 체계적인 프로젝트입니다. 베어링 구조 설계, 제조 및 설치 과정에서 조기 고장을 일으키는 링크에 대한 해당 조치를 취하면 베어링 및 주 엔진의 수명을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 이것이 제조입니다. 공장과 고객은 공동의 책임을 져야 합니다.