베어링취급

[朴鉉求]

1. 취급상의 주의
구름베어링은 정밀한 기계의 한 요소이기 때문에 취급에도 신중함이 요망됩니다. 아무리 고성능의 베어링을 사용하여도 취급을 잘못하면 기대하는 성능을 얻을 수 없는 경우가 있습니다. 따라서 베어링의 취급상, 다음의 주의가 필요하게 됩니다.
(1) 베어링 및 그 주변을 청정하게 한다. (이물이 들어가지 않도록 한다.)
(2) 취급은 신중하게 다룬다.(강한 충격을 주지 않도록 한다)
(3) 적절한 취급용구를 사용한다. (타 용도의 공구사용은 피한다)
(4) 베어링이 녹이 나지 않도록 주의한다. (장갑을 사용해서 손의 땀이 묻지 않도록 한다. 부식성가스에 주의한다)

2. 설치
베어링설치의 양부(良否)는 베어링의 정도, 수명, 성능에 영향을 주기 때문에 베어링설치에 대해서 충분한 검토를 부탁드립니다. 즉, 다음의 항목을 포함한 작업표준에 따라 설치작업이 진행되도록 해 주십시오.
(1) 베어링 및 관계부품의 세정
(2) 관계부품의 치수 및 연마상태 확인
(3) 설치방법
(4) 베어링 설치방법의 확인
(5) 윤활제의 공급
베어링 설치방법에서는 일반적으로 축 회전의 경우가 많기 때문에 내륜은 억지끼움, 외륜의 하우징 설치는 헐거운 끼움으로 되어 있습니다.

3. 운전검사
베어링 설치가 끝난 후 그 설치가 정상적인지 아닌지 확인하기 위해 운전검사를 실시합니다. 표2.1에 운전검사방법을 나타냈습니다. 이 운전검사에서 이상을 발견했을 때는 바로 운전을 중지하고 기계를 점검할 필요가 있습니다. 그 원인과 대책에 대해서는 표2.2를 참조해 주십시오.

표 2.1 운전검사방법

기계구분	운전방법	검사항목
소형기계	수동회전 운전검사결과에 이상이 없으면 동력운전으로 들어간다	걸림(이물, 기스 ·압흔에 의한다) 불규칙한 회전토오크(설치불량에 의한다) 토오크과대(클리어런스 과소나 설치오차등에 의한다)
	동력운전 무부하, 저속에서 시동하여 천천히 소정의 조건으로 해서 정격운전을 한다.	이상음의 유무확인 베어링온도의 추이 윤활제의 누유, 변색
대형기계	동력저속운전 무부하에서 시동한 후 바로 동력을 끊고 저속운전을 한다. 검사결과에 이상이 없으면 동력운전으로 들어간다	진동, 소음등
	동력운전 소형기계의 동력운전에 따른다	소형기계의 검사항목에 의한다.

표2.2 이상운전상태와 그 원인 및 대책

운전상태		추정원인	대책
소음	높은금속음	이상하중	끼워맞춤의 수정, 베어링 클리어런스의 검토, 예압의 조정, 하우징 어깨 위치의 수정등
		설치불량	축.하우징의 가공정도, 설치정도의 개선, 설치방법의 개선
		윤활제의 부족, 부적합	윤활제의 보급 또는 적정한 윤활제의 선택
		회전부품의 접촉	라비린스등 접촉부분의 수정
	규칙음	이물에 의해 궤도면에 생긴 압흔녹, 기스	베어링교환, 관계부품의 세정, 밀봉장치의 개선, 깨끗한 윤활제의 사용
		브리넬링 압흔	베어링교환, 취급주의
		궤도면의 플레이킹	베어링교환
	불규칙음	클리어런스과대	끼워맞춤 및 베어링 클리어런스의 검토, 예압량의 수정
		이물의 침입	베어링교환의 검토, 관계부품의 세정, 밀봉장치의 개선, 깨끗한 윤활제의 사용
		볼의 기스, 플레이킹	베어링교환
이상온도상승		윤활제의 과다	윤활제를 줄여 적량화, 굳은 그리이스를 선택한다.
		윤활제의 부족, 부적합	윤활제의 보급, 적정한 윤활제의 선택
		이상하중	끼워맞춤의 수정, 베어링 클리어런스의 검토, 예압의 조정, 하우징 어깨위치의 수정 등
		설치불량	축. 하우징의 가공정도, 설치정도의 개선, 설치방법의 개선
		끼워맞춤면의 크리이프밀봉장치의 마찰과대	베어링교환, 끼워맞춤의 검토, 축.하우징의 수정, 밀봉형식의 변경
진동 大(축의 흔들림)		브리넬링 압흔	베어링교환, 취급주의
		플레이킹	베어링교환
		설치불량	축.하우징 어깨의 직각도, 간좌측면의 직각도 수정
		이물의 침입	베어링교환, 각 부품 세정, 밀봉장치의 개선 등
윤활제의 누출 大 변색 大		윤활제의 과다, 이물침입, 마찰분의 발생.침입 등	윤활제 양의 적정화, 베어링교환의 검토, 윤활제의 교체와 선정의 검토, 하우징 등의 세정

운전중의 점검항목으로서는 베어링의 회전음, 진동, 온도, 윤활제의 상태 등이 있고 다음과 같습니다. 운전 중에
이상 상태를 발견했을 경우 앞에서 서술한 표2.2를 참조해 주십시오.

1. 베어링의 회전음
운전중의 베어링회전음은 청음기 등을 이용, 소리의 크기와 음질을 조사합니다. 베어링의 약간의 플레이킹 등의 손상이라도 이상음이나 불규칙음을 청음기로 구별하여 들을 수 있습니다.

설비의 정기점검, 운전검사 및 주변부품의 교환시에 해체된 베어링을 검사하여 재사용 가부 또는 사용현황의 양부
(良否)에 대하여 판정합니다.해체된 베어링은 외관을 잘 살펴 기록합니다. 윤활제의 잔존량을 확인하고 조사를
위해 시료를 채취한 후 베어링을 세정합니다. 다음에 궤도면, 전동면, 끼워맞춤면의 상황, 리테이너의 마모상태등
손상, 이상유무에 대하여 점검합니다. 특히 궤도면의 주행적 관찰에 대해서는 06항을 참조하여 주십시오.
베어링의 재사용 가부 판정은 베어링 손상의 정도 및 기계의 성능, 중요도, 운전조건, 점검주기등을 고려하여 결정
하게 됩니다. 점검결과 베어링에 손상, 이상이 있을 때는 07항의 베어링의 손상과 비교하여 원인을 확인, 대책을
세워 주십시오, 검검 결과 다음과 같은 결함이 있는 경우에는 베어링의 재사용은 불가능하므로 새 베어링과 교체
하여야 합니다.

(1) 궤도륜, 전동체, 리테이너의 어딘가에 균열 또는 깨진 부분이 있다.
(2) 궤도륜, 전동체 어딘가에 플레이킹이 있다.
(3) 궤도면, 턱, 전동체에 현저한 뜯김이 있다.
(4) 리테이너의 마모가 현저하던가, 리벳의 풀림이 심하다.
(5) 궤도면, 전동체에 녹, 기스가 있다.
(6) 궤도면, 전동체에 뚜렷한 압흔이 있다.
(7) 내륜내경면 또는 외륜외경에 뚜렷한 클리이프가 있다.
(8) 열에 의한 변색이 심하다.
(9) 그리이스봉입 베어링의 시일판 및 시일드판의 파손이 심하다.

2. 베어링의 진동
베어링의 이상은 운전중의 기계의 진동측정에 의해 알 수가 있습니다. 특별한 진동측정기(주파수 분석기 등)을 이용하면 진동의 크기, 주파수분포에 의해 이상내용을 추정할 수가 있습니다. 측정한 수치는 베어링의 사용조건이나 픽업의 설치위치등에 의해 달라지기 때문에 각 기계의 측정치를 활용해 판정기준을 결정해 둘 필요가 있습니다.
또 운전중의 베어링 진동의 형태로부터 이상을 예지하는 것은 작업상 중요합니다. 이를 위한 장치에 대해서는 NSK 팜플렛 Pr, No.410(베어링 모니터)를 참조해 주십시오.

3. 베어링의 온도
베어링온도는 일반적으로 하우징 외면의 온도로부터 추측할 수 있습니다만 오일구멍 등을 이용해 직접 베어링외륜의 온도를 측정할 수 있으면 보다 효과적입니다.
통상, 베어링온도는 운전개시 후 서서히 상승, 1~2시간내에 정상상태로 됩니다. 베어링의 정상온도는 기계의 열용량, 방열량, 회전수 및 하중에 따라 달라집니다.
윤활, 설치등에 불량이 있으면 베어링 온도는 급격히 상승하고 이상 온도가 되는 일이 있습니다. 이러한 때는 운전을 정지해 대책을 수립할 필요가 있습니다.

4. 윤활제의 효과
베어링윤활의 목적은 베어링을 구성하는 궤도륜, 전동체 및 리테이너에 상호 접촉하는 부분, 즉, 궤도면, 전동면 및 미끄럼면에 유막을 형성시켜 그 면끼리 직접 접촉하는 것을 방지하는 것이며 다음과 같은 효과가 있습니다.

5. 윤활제의 선정
베어링의 윤활방법에는 그리이스윤활과 오일윤활로 크게 구분됩니다. 베어링의 기능을 충분히 발휘시키기 위해 그 사용조건, 사용목적에 적합한 윤활방법을 사용하는 것이 중요합니다. 그리이스윤활과 오일윤활의 장단점을 표4.1에 나타냈습니다.

표4.1 그리이스 윤활과 오일윤활의 장단점

항목	그리이스 윤활	오일윤활
하우징구조 밀봉장치	간략화할 수 있다.	약간 복잡하며, 보수에 주의가 필요
회전속도	허용회전수는 오일윤활의 경우 65~80%	그리이스 윤활에 비하여 고회전수에서도 사용가능
냉각작용 냉각효과	없음	열을 효과적으로 방출할 수 있다 (순환급유법의 경우등)
윤활제의 유동성	좋지 않음	상당히 좋음
윤활제의 교환	약간 번잡	비교적 간단
이물여과	곤란	용이
윤활제의 누유오염	누유에 의한 오염이 적다	누유에 의한 오염을 피해야 하는 부분에 부적합

(1)그리이스 윤활
그리이스는 기유, 증조제 및 첨가제로 된 윤활제입니다. 선정에 있어서는 베어링 사용조건에 적합한 그리이스를 선택하는 것이 필요합니다.
특히 같은 종류의 그리이스라도 제품에 따른 성능의 차이가 큰 경우도 있으며 선정에 있어서 주의가 필요합니다.
그리이스의 조도와 용도예에 대해서 표4.2에 설명합니다.

표4.2 그리이스 조도(稠度)와 용도 예

조도번호	0호	1호	2호	3호	4호
조도(1/10㎜)	355~385	310~340	265~295	220~250	175~205
용도예	집중급유용플레이킹을 일으키기 쉬운 경우	집중급유용플레이킹을 일으키기 쉬운경우저온용	일반용밀봉 볼베어링	일반용밀봉 볼베어링 고온용	고온용그리이스로 시링하는 경우

(2) 오일윤활
오일윤활에는 유욕법, 적하급유법, 비산급유법, 순환급유법, 제트급유법, 분무급유법 및 오일에어급유법이 있으며 그리이스윤활보다 고속 또는 고온의 용도에 적합합니다. 특히 열을 외부로 방출할 필요가 있는 경우에는 오일윤활이 적합합니다.
오일윤활에서는 베어링의 운전온도에 있어 적정한 점도로 된 윤활유의 선정이 중요합니다. 일반적으로는 회전속도가 빠른 만큼 저점도오일을 사용하며 하중이 큰 만큼 고점도의 윤활유를 사용합니다.
보통의 사용조건에서는 그 운전온도에 있어 표4.3에 나타낸 필요점도가 기준이 됩니다.
참고로 선정에 있어 윤활유의 온도와 점도와의 관계가 그림4.1에 나타나 있으며 베어링의 사용조건에 있어 윤활유의 선정 예를 표4.4에 나타냅니다.

표4.3 베어링형식과 윤활유의 필요점도

베어링의 형식	운전시의 동점도
볼베어링, 원통로울러베어링	13㎟/s 이상
페이퍼로울러베어링 자동조심로울러베어링	20㎟/s 이상
스러스트자동조심로울러베어링	32㎟/s 이상

표4.4 베어링의 사용조건과 윤활유의 선정예

운전온도	회전속도	경하중 또는 보통하중	중하중 또는 형격하중
-30~0℃	허용회전수이하	ISO VG15, 22, 32 (냉동기유)	-
0~50℃	허용회전수의 50%이하	ISO VG32, 46, 68 (베어링오일, 터빈유)	ISO VG46, 68, 100 (베어링오일, 터빈유)
	허용회전수의 50~100%	ISO VG15, 22, 32 (베어링오일, 터빈유)	ISO VG22, 32, 46 (베어링오일, 터빈유)
	허용회전수이상	ISO VG10, 15, 22, 32 (베어링오일)	-
50~80℃	허용회전수의 50%이하	ISO VG 100, 150, 220 (베어링오일)	ISO VG 150, 220, 320 (베어링오일)
	허용회전수의 50~100%이하	ISO VG 46, 68, 100 (베어링오일, 터빈유)	ISO VG 68, 100, 150 (베어링오일, 터빈유)
	허용회전수이상	ISO VG 32, 46, 68 (베어링오일, 터빈유)	-
80~110℃	허용회전수의 50%이하	ISO VG 320, 460 (베어링오일)	ISO VG 460, 680 (베어링오일, 기어오일)
	허용회전수의 50~100%이하	ISO VG 150, 220 (베어링오일)	ISO VG 220, 320, (베어링오일)
	허용회전수이상	ISO VG 68, 100 (베어링오일, 터빈유)	-

비고
1. 허용회전수는 NSKCatalog CAT No.140의 베어링치수표에 기재되어있는윤활유의 경우의 값을 사용한다.
2. 냉동기유(JIS K2211), 베어링오일(JIS K2239), 터빈유(JIS K2213), 기어오일(JIS K2219)참조
3. 상기 표의 왼쪽란에 나타낸 범위에서 운전온도가 고온측의 경우에는 고점도 오일을 사용한다.

그림4.1 윤활유의 점도와 온도와의 관계

6 윤활제의 보급과 교환
(1) 그리이스의 보급간격
그리이스는 사용시간의 경과와 함께 성상이 열화하여 윤활기능이 저하하므로 적정한 시기에 그리이스보급을 해야할 필요가 있습니다. 그리이스 보급간격은 베어링 형식, 치수, 회전속도 등에 따라 다릅니다. 그림4.2에 운전시간에 따른 그리이스 보급간격의 기준을 설명합니다.
즉, 그림4.2에서 베어링온도가 70℃을 넘을 경우에는 베어링온도가 15℃ 올라갈때마다 그리이스보급간격을 반감시킬 필요가 있습니다

그림4.2 그리이스의 보급간격

(2) 윤활유의 교환주기
윤활유의 교환주기는 사용조건 및 유량등에 따라 다릅니다.일반적으로 운전온도가 50℃이하로 이물이 적은
양호한 환경하에서 사용되는 경우에는 1년에 1회정도로 교환합니다. 오일온도가 100℃정도가 되는 경우에는
3개월 또는 그 이전에 교환합니다.

설비의 정기점검, 운전검사 및 주변부품의 교환시에 해체된 베어링을 검사하여 재사용 가부 또는 사용현황의 양부
(良否)에 대하여 판정합니다.해체된 베어링은 외관을 잘 살펴 기록합니다. 윤활제의 잔존량을 확인하고 조사를
위해 시료를 채취한 후 베어링을 세정합니다. 다음에 궤도면, 전동면, 끼워맞춤면의 상황, 리테이너의 마모상태등
손상, 이상유무에 대하여 점검합니다. 특히 궤도면의 주행적 관찰에 대해서는 06항을 참조하여 주십시오.
베어링의 재사용 가부 판정은 베어링 손상의 정도 및 기계의 성능, 중요도, 운전조건, 점검주기등을 고려하여 결정
하게 됩니다. 점검결과 베어링에 손상, 이상이 있을 때는 07항의 베어링의 손상과 비교하여 원인을 확인, 대책을
세워 주십시오, 검검 결과 다음과 같은 결함이 있는 경우에는 베어링의 재사용은 불가능하므로 새 베어링과 교체
하여야 합니다.

(1) 궤도륜, 전동체, 리테이너의 어딘가에 균열 또는 깨진 부분이 있다.
(2) 궤도륜, 전동체 어딘가에 플레이킹이 있다.
(3) 궤도면, 턱, 전동체에 현저한 뜯김이 있다.
(4) 리테이너의 마모가 현저하던가, 리벳의 풀림이 심하다.
(5) 궤도면, 전동체에 녹, 기스가 있다.
(6) 궤도면, 전동체에 뚜렷한 압흔이 있다.
(7) 내륜내경면 또는 외륜외경에 뚜렷한 클리이프가 있다.
(8) 열에 의한 변색이 심하다.
(9) 그리이스봉입 베어링의 시일판 및 시일드판의 파손이 심하다.

베어링이 회전하면 내륜, 외륜의 궤도면은 전동체와의 구름접촉으로 주행적이 어두운 면으로 나타납니다. 주행적이 궤도면에 나타나는 것은 이상현상은 아닙니다. 주행적에 의해 부하조건을 알 수 있기 때문에 베어링 해체시 궤도
면의 주행적에 관해서 주의 깊게 관찰하여 주십시오.
주행적을 잘 관찰하면, 레이디얼 하중만을 받은 경우, 큰 액셜하중을 받는 경우, 모멘트하중을 받은 경우 혹은 하우징에 극단적인 강성 불균형이 걸렸던 경우등을 알 수 있습니다. 베어링에 예상외의 하중이나 설치오차가 컸다는 등의 점검이 가능해져 베어링 손상원인 추정의 단서가 됩니다.
깊은 홈 볼베어링에 있어서 부하조건에 의해 생기는 주행적을 그림6.1에 나타내었습니다.

(a)는 내륜회전으로 레이디얼하중만 받는 가장 일반적인 주행적입니다. (e)~(h)에 나타난 주행적은 베어링에
악영향을 주어 수명을 짧게 하는 경우가 많습니다.

로울러 베어링의 주행적에 있어서도 마찬가지로, (i)는 내륜회전하중에서 사용된 원통 로울러 베어링에 올바르게
레이디얼하중이 가해질 때의 외륜주행적, (j)는 내륜과 외륜의 상대적인 기울어짐과 축의 휨이 큰 경우의 주행적
으로 궤도면의 주행적은 그 폭방향에 나타나고 부하권의 출입구에서는 주행적이 경사져 있습니다. 복열 테이퍼
로울러 베어링에서는 내륜회전으로 레이디얼하중만을 받은 경우 외륜의 주행적은 (k)에, 액셜하중만을 받는 경우를 (i)에 나타냈습니다.

내륜과 외륜의 상대적이 기울기가 큰 상태에서 레이디얼하중을 받은 경우 2열의 궤도면의 180도 어듯난 위치에
주행적이 생깁니다.
 

 

그림6.1 깊은 홈 볼베어링의 대표적인 주행적

 

그림6.2 로울러 베어링의 대표적인 주행적

구름베어링은 선정에 문제가 없고 올바르게 취급하면 베어링수명에 이를때까지 오래 사용하는 것이 가능합니다.
이러한 경우의 손상상태는 플레이킹(박리)이 됩니다.
한편, 의외로 단시간내에 손상되어 사용할 수 없게 되는 조기손상이 있습니다. 이러한 조기손상의 원인으로서는
취급, 윤활상의 배려가 불충분하고, 게다가 이물의 침입, 베어링의 설치오차, 축의 과도한 휨, 축 또는 하우징의
검토부족등이 있고, 이러한 원인은 대체적으로 중복되어 나타난다고 할 수 있습니다. 따라서, 베어링의 사용기계,
사용조건, 베어링 주위의 구조를 잘 파악하고 사고발생전후의 상황을 알면 베어링의 손상상태와 몇 종류의 원인을
묶어 고려함으로서 사고발생을 막는 것이 가능합니다.
베어링의 손상예와 대책에 관하여 오른쪽메뉴 또는 아래 그림에 나타내었습니다. 베어링의 손상원인을 추정하는
자료로서 사용하여 주십시오.

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