베어링을 사용하면서 유지보수 차원에서 유의깊게 검토해야 하는 사항은 베어링 회전시의 진동 및 소음 문제와 베어링의 수명이다. 설치한 베어링이 이상없이 회전기계에 무리가 가지 않도록 원활히 작동하는지 여부를 파악해야 하고, 장기간 사용하여 이제는 더 이상 사용할 수 없을 정도로 마모와 손상이 있는지 여부를 체크해야 하겠다. 이를 위하여 베어링의 오일휩 및 수명에 대한 개념을 사전에 인지하고 이해하는 것이 필요하다.
1. 미끄럼 베어링의 오일휩(oil whip)
오일휩이란 회전축이 고속으로 회전시 위험속도의 2배가 되면 유막작용에 의해 축의 휨에 의한 진동이 발생하는데 이를 오일휩이라 한다. 유막작용에 의한 자려진동(self excited vibration)으로서 펌프의 급작기동에 의한 편심회전으로 유막과 축에 하중이 발생한다. 여기서 축의 위험속도란 축의 고유진동수에 일치하는 회전속도로서 축의 처짐 및 비틀림이 발생하기 시작하면 이로 인해 반복변형이 일어나고 공진으로 이어져서 결국 파단에 이르게 된다. 고유진동수(natural frequency)는 진동체가 지니는 고유한 특정 진동수를 의미하며 공진은 외력을 가진 주파수가 물체의 고유 진동수와 일치할 때 발생하는 상태를 의미한다.
오일휩의 발생원인은 축의 자중과 자려진동, 그리고 회전체 질량 3가지로 볼 수 있다. 자려진동은 자체 고유진동수에 의한 진동으로 외부의 가진이 없이도 자체 고유진동수에 따라 현저한 진동이 발생하는 현상이다. 오일휩 현상의 특징으로는 보통 위험속도의 2배에서 발생하고 한번 발생하면 회전속도를 더 올려도 멈추지 않는다. 또한 축의 휨 진동방향은 축회전 방향과 같으며 돌발적으로 발생하고 소멸한다. 이를 방지하기 위해서는 베어링 타입을 변경하거나 베어링 면적을 줄이는 방법이 있다. 또한 점성계수를 줄이고 위험속도를 높이거나 베어링 틈을 크게하여 방지한다.
2. 구름 베어링의 수명
구름 베어링은 회전 마찰 접촉부에 롤러나 볼이 있어서 축의 회전을 돕는 베어링 종류이다. 그런데 구름 베어링을 장시간 사용하면 구름면(마찰부)의 피로박리에 의해 사용할 수 없는, 수명이 다 하는 때가 오는데 이 때까지 걸리는 시간을 베어링의 수명이라 한다. 또한 플레이킹(박리) 발생 전까지의 총 회전수로도 정의한다. 구름 베어링의 구체적인 수명을 어디까지 보느냐에 대한 정의가 정격수명인데 이는 동일 종류, 동일 조건에서 여러개의 베어링을 작동시켜 90%의 베어링이 손상이 가지 않을 때까지(즉 10%의 베어링이 손상될 때까지) 총회전수를 의미한다. 구름 베어링의 정격수명 계산식은 아래와 같다.
베어링의 부하용량은 기본 정격하중과 기본 동정격 하중으로 나뉘는데 기본 정격하중은 구름 베어링이 정지상태에서 견딜 수 있느 최대하중을 뜻한다. 그리고 기본 동정격 하중은 구름 베어링이 회전상태에서 견딜 수 있는 최대하중을 뜻하며 베어링 정격 수명이 100만 회전수가 되도록 한 방향과 크기가 일정한 하중을 기본 동정격 하중이라 한다.
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