베어링 해체 방법

[윈드로즈]

취급상의 주의

구름베어링은 정밀부품이기 때문에 취급도 거기에 상응하는 신중함이 요구된다. 아무리 고성능의 베어링을
사용해도, 취급을 잘못하면 기대한 성능은 얻을 수 없다. 베어링 취급상의 주의사항은 다음과 같다.

(1) 베어링 및 주변을 깨끗이 할 것
     먼지는 눈에 보이지 않는 작은 것이라도, 베어링에 대해서 나쁜 영향을 주므로,
     베어링 및 그 주변을 깨끗이 해서 먼지가 들어가지 않도록 한다.

(2) 취급은 조심스럽게 실시한다.
     취급 중에 베어링에 강한 충격을 주면, 기스 압흔을 일으키고 사고의 원인이 된다. 심한 경우에는
     빠지거나 깨지거나 하므로, 주의하지 않으면 안된다.

(3) 적절한 취급용구를 사용한다.
     그 자리에 있던 아무 용구로나 대용하는 것은 피하고, 적절한 용구를 사용할 필요가 있다.

(4) 베어링의 녹에 주의한다.
     베어링을 취급하는 경우에는 손의 땀이 녹의 원인이 되므로, 청결한 손으로 취급하는 주의가 필요하다.
     가능하면 장갑을 사용하면 좋다. 또한 부식성 가스등에 의한 베어링의 녹에는 주의가 필요하다.

설치

베어링 설치의 양부는 정도, 수명, 성능에 영향을 미친다. 그렇기 때문에 설계 및 조립부문에서 베어링의 설치에 대해 충분히 검토하고, 작업표준에 따라 설치 작업을 추진하는 것이 바람직하다.
작업표준의 항목은 보통 다음과 같다.
   (1) 베어링 및 관계부품의 세정
   (2) 관계부품의 치수 및 사상상황의 체크
   (3) 설치
   (4) 베어링 설치 후의 체크
   (5) 윤활제의 공급

베어링의 포장은 설치 직전에 푸는 것이 바람직하다. 일반적으로 그리스 윤활의 경우에는 베어링을 세정하지 않고, 그대로 윤활그리스를 충진한다. 오일윤활로 사용하는 경우라도 보통 세정할 필요는 없지만, 계기용 또는 고속에서 사용되는 베어링 등은 깨끗한 세정유로 씻어 베어링에 발라져 있는 방청제를 제거한다. 방청제를 제거한 베어링은 녹이 발생하기 쉬우므로, 그대로 방치해 두어서는 안된다. 또는 그리스 봉입 베어링은 세정하지 않고 사용한다.

베어링의 설치방법은 베어링 형식이나, 끼워맞춤의 조건에 따라 다르다. 일반적을 축회전의 경우가 많으므로, 내륜에는 억지끼워맞춤이 필요하다. 원통구멍 베어링에서는 프레스에 의한 압입이나 열팽창에 의한 끼워맞춤으로 설치하는 경우가 많다. 테이퍼구멍의 경우, 테이퍼축에 직접 설치 또는, 슬이브를 이용해서 설치한다. 베어링의 하우징에의 설치는 일반적으로 헐거운 끼워맞춤이 많은데, 외륜에 간섭량이 있는 경우, 보통 프레스로 봉입시킨다. 베어링의 하우징에의 설치는 일반적으로 헐거운 끼워맞춤이 많은 외륜에 간섭량이 있는 경우 보통 프레스로 압입시킨다.

또 베어링을 냉각해서 설치하는 냉각끼워맞춤의 방법도 있는데, 이때 냉각제로 드라이아이스 등을 사용한다.
이때 베어링의 표면에는 공기중의 수분이 응결되므로, 적절한 방청처리가 필요하다.

1 원통구멍베어링의 설치

(1) 프레스 의한 압입방법
소형베어링에서는 프레스에 의한 압입방법이 널리 채용되고 있다(첫 번째 그림)

내륜에 받침쇠를 대고 축의 턱에 내륜 측면이 밀착될 때까지 프레스로 조용히 밀어 넣는다.
외륜에 받침쇠를 대고 내륜을 설치하는 것은 궤도면에 압흔이나 긁힌 자국 등의 원인이 되므로, 절대로 피하여만 한다.
또한 작업을 실시할 때 끼워맞춤면에 오일을 발라두면 좋다. 부득이하게 햄머 등으로 두드려서 설치하는 경우, 받침쇠를 내륜에 대고 작업한다. 이 방법은 자주 베어링 손상의 원인이 되므로, 간섭량이 작은 경우에 실시하고, 간섭량이 큰 경우나 중형/대형의 베어링에는 사용해서는 안된다.
깊은홈 볼베어링과 같은 비분리형 베어링이고 내륜, 외륜 모두 억지끼워맞춤으로 설치할 필요가 있을 경우, 두 번째 그림에 표시한 것과 같은 받침쇠를 사용해서 나사나 유압으로 내륜, 외륜을 동시에 밀어넣는다. 자동조심 볼베어링에서는 외륜이 기울기 쉬우므로 억지끼워맞춤 경우가 아니어도, 마찬가지로 받침쇠를 끼워설치하면 좋다. 원통로울러베어링이나 테이퍼로울러베어링과 같은 분리형 베어링에서는 내륜, 외륜을 각각 축 또는 하우징에 설치할 수 있다. 따로따로 설치한 내륜 및 외륜을 조합할 때, 내륜, 외륜의 중심의 오차가 없도록 조용히 맞추는 것이 중요하다. 무리하게 밀어넣으면 전동면에 뜯김 손상을 일으킬 염려가 있다.

(2) 열팽창 끼워맞춤방법
대형베어링에서는 압입에 요구되는 힘이 크므로, 압입작업이 어려워진다.
따라서 오일중에서 베어링을 가열팽창시켜, 축에 설치하는 열팽창 끼워맞춤방법이 널리 사용되고 있다.
이 방법에 다르면, 베어링에 무리한 힘이 들지 않고 단 시간에 작업을 할 수 있다.
베어링의 가열온도는 베어링의 치수 및 필요로 하는 간섭량 등으로부터 가열온도와 내륜의 팽창량 표를 참고로해서 결정할 수가 있다.

열팽창 끼워맞춤 작업에 있어서의 주의사항은 다음과 같다.
   (a) 베어링을 120℃이상으로 가열하지 않는다.
   (b) 오일통의 바닥에 직접 닿지 않도록 베어링을 철망 받침대에 올려놓든가, 매어달기등의 방법이 바람직하다.
   (c) 작업 중의 내륜이 냉각되어, 설치가 곤란해지지 않도록 소요 온도보다 20℃~30℃ 높게 베어링을 가열한다.
   (d) 설치 후, 베어링이 냉각되면 축방향으로도 수축되므로 내륜과 축의 어깨 와의 사이에
       클리어런스가 생기지 않도록, 축너트나 그 외의 적당한 방법으로 밀착시켜 놓는다.

- NSK 베어링 히터(유도가열장치)
오일에 의한 열박음 방법 외에 전자유도 작용을 이용한 NSK베어링 히터가 널리 이용되고 있다.
NSK 베어링 히터는 여자 코일을 내장하고 있어 전류가 흐르면 전자유도작용에 의해 피가열체(베어링)에 전류가 흐르고 그 자체 저항에 의하여 발열한다. 따라서, 불이나 오일을 사용하지 않고 단시간에 균일하게 가열할 수 있으므로 베어링의 열박음 작업은 능률적으로 청결하게 하는 것이 가능하다. 압연기의 롤넥크용, 철도차량의 차전용 등의 설치 및 해체를 비교적 많이 행하는 경우, 원통 로울러베어링에서는 내륜의 설치·해체에 NSK 전용 유도가열 장치를 이용하면 좋다.

2 테이퍼구멍 베어링의 설치

테이퍼구멍 베어링은 직접 테이퍼 축에 고정시키든가, 어댑터 또는 해체슬리이브(sleeve)를 사용해서 원통축에 설치한다.

대형 자동조심 로울러 베어링에서는 유압을 이용해서 설치작업을 행하는 경우와, 슬리이브에 오일구명을 설치해서 가압한 오일을 끼워맞춤면으로 이송시키면서 볼트로 슬리이브를 밀어 넣는 방법이다.

베어링의 치수가 커지면 축에 설치 했을 때 외륜이 자중등에 의해 타원상으로 변형된다.
변형베어링의 최하부에서 클리어런스를 측정하면 진클리어런스보다 크게 측정된다.

수평방향의 횡의 위치에서의 2군데 클리어런스 a, b와 최하부의 클리어런스 C와의 총합의 반을 잔류 클리어런스로 해도 좋다.
자동조심 볼베어링을 어댑터를 사용해서 축에 설치할 때는, 잔류클리어런스가 과소해지는 것을 막기위하여 외륜이 용이하게 조심될 수 있을 정도의 클리어런스를 확보하여야만 한다.

검사

베어링의 설치가 끝나면, 그 설치가 정상인지 아닌지를 확인하기 위하여 운전검사를 실시한다. 소형베어링에서는 손으로 돌려 원활하게 회전 하는지 확인한다. 조사항목은 이물질이나 긁힌자국,압흔등에 의한 걸림, 설치 불량, 설치자리의 가공불량등에 의한 회전토오크 클리어런스 감소, 설치오차, 시일의 마모등에 기인하는 토오크 과대 등이다. 이상이 없으면 동력운전을 실시한다.

대형기계에서는 손회전을 할 수 없으므로 무부하에서 시동하고, 곧 동력을 끊고 관성운전을 실시한다. 진동, 음, 회전부품의 접촉의 유무 등에 대해서 이상이 없는 것을 확인하고, 그 다음 동력운전에 들어간다. 동력운전은 무부하, 저속으로 시동하여 서서히 소정의 조건으로 올려 정격 운전에 들어간다. 시운전중의 조사항목은 이상음의 유무, 베어링 온도의 추이, 윤활제의 누출이나 변색등이다.

시운전에서 이상이 발견되면 곧 운전을 중지하고 기계를 점검하는데 필요하다면 베어링을 떼어내고 점검한다.

베어링온도는 일반적으로는 하우징의 외면 온도로 추측할 수 있지만, 오일홈 등을 이용해서 직접 베어링 외륜의 온도를 측정할 수가 있다면 보다 더욱 적절하다. 베어링온도는 운전개시 후 서서히 상승해서 보통 1~2시간 내에 정상상태가 된다. 베어링이나 설치 등에 맞지 않는 점이 있다면 베어링온도는 급격히 상승해서 이상고온으로 되는 수가 있다. 그 원인으로서는 윤활제의 과다, 베어링클리어런스의 과소, 설치불량, 밀봉장치의 마찰과대 등을 들 수 있다. 또 고속회전의 경우에서는 베어링 형식이나 윤활방법의 선정의 착오등도 원인이 된다.

베어링의 회전음은, 청음기 등으로 조사한다. 높은 금속음이나 이상음, 불규칙음 등은 이상을 나타내는 것이므로, 그 원인으로서 윤활불량, 축.하우징의 정도불량, 베어링의 손상, 이물질의 침입 등이 있다. 상기의 이상현상에 관한 추정원인과 대책에 대해서는 표로 나타내었다.

운전상태		추정원인	대책
소음	높은 금속음	이상하중	끼워맞춤의 수정, 베어링 클리어런스의 검토, 예압의 조정, 하우징 어깨위치 수정 등
		설치불량	축. 하우징의 가공정도, 설치정도의 개선, 설치방법의 개선
		윤활제의 부족, 부적합	윤활제의 공급, 적정한 윤활제의 선택
		회전부품의 접촉	라비린스 등 접촉부분의 수정
	규칙음	이물에 의한 구도륜에 생긴 압흔, 녹, 기스	베어링 교환, 관계부품의 세정, 밀봉장치의 개선, 깨끗한 윤활제의 사용
		브리넬링	베어링 교환, 취급주의
		궤도륜의 플레이킹	베어링 교환
	불규칙음	클리어런스 과대	끼워맞춤 및 베어링 클리어런스의 검토, 예압량의 수정
		이물의 침입	베어링 교환검토, 관계부품의 세정, 밀봉장치의 개선, 깨끗한 윤활제의 사용
		볼의 기스, 플레이킹	베어링 교환
이상온도 상승		윤활제의 과다	윤활제를 줄여 적량화, 고체 그리스의 선택
		윤활제의 부족, 부적합	윤활제의 보급, 적정한 윤활제의 선택
		이상하중	끼워맞춤의 수정, 베어링 클리어런스 검토, 예압조정, 하우징 어깨위치의 수정 등
		설치불량	축.하우징의 가공정도, 설치정도의 개선, 설치방법의 개선
		끼워맞춤면의 크리프 밀봉장치의 마찰과대	끼워맞춤의 검토, 베어링 교환, 축.하우징의 수정, 밀봉형식의 수정
진동대 (축의 요동)		브리넬링	베어링의 교환, 취급주의
		플레이킹	베어링 교환
		설치불량	축.하우징의 어깨의 직각도, 스페이셔 측면 직각도의 수정
		이물의 침입	베어링 교환, 각 부품세정, 밀봉장치의 개선 등
윤활제,누유대 변색대		윤활제의 과다, 이물침입, 마모분의 발생,침입	윤활제 양의 적정화, 베어링 교환의 검토, 윤활제의 교환과 선정의 검토, 하우징 등의 세정

베어링의 이상운전상태와 그 원인 대책

해체

베어링의 해체는 정기점검이나 베어링을 교환할 때 등에 실시한다. 해체 후 그 베어링을 재사용 할 때 또는 베어링의 상태를 조사할 필요가 있는 경우에는 해체도 설치와 마찬가지로 정성껏 실시하고 베어링 및 각 부품을 손상시키지 않도록 주의해서 취급할 필요가 있다.

특히 억지끼워 맞춤을 한 베어링의 해체는 작업이 어려워지므로 베어링 주위의 구조에 대해서는, 설계단계에서 용이하게 떼어낼 수 있도록 충분히 고려해 둔다. 필요에 따라 해체 용구를 설계, 제작해 두는 것도 중요하다. 해체할 때는 도면에 따라 해체방법 순서를 검토하고, 베어링의 끼워맞춤 조건 등도 조사해서 해체 작업에 만전을 기하여야만 한다.

1 외륜의 해체

억지끼워맞춤을 한 베어링을 떼어내려면 미리 하우징에 외륜압출 볼트용 나사를 원주상의 여러곳에 설치해 놓고 볼트를 균등하게 조이면서 떼어낸다.

이들의 볼트구멍에는 보통은 맹전(盲栓)을 해둔다. 원추 로울러베어링 등의 분리형 베어링 등에서는 하우징의 어깨의 여러 곳에 notch를 설치해 놓고 받침쇠를 이용해서 프레스로 분리하거나 가볍게 두르려서 떼어낸다.

2 원통 구멍의 베어링의 해체

내륜의 해체는 프레스에 의해 잡아 뽑을 수 있다면 가장 간단하다. 이때 , 인발력을 내륜에서 받을 수 있도록 주의한다.

모두 인발치구의 낯이 내륜의 측면에 충분히 걸리도록 하지 않으면 안된다. 그렇기 때문에 축의 어깨의 치수를 고려하거나 어깨가 있는 곳에 인발치구를 위한 홈을 가공하는 등의 연구가 바람직하다.
대형베어링의 내륜해체에 유압법이 있다. 축에 설치한 오일구멍을 통해서 유압을 걸어 잡아 빼는 것을 용이하게 하는 방법이다. 폭이 넓은 베어링에서는 인발치구를 병용해서 해체작업을 실시한다.

또 NU형, NJ형 원통 로울러 베어링의 내륜 해체에는 유도가열법을 이용할 수 있다. 이방법은 단시간내에 국부적인 가열을 실시해서 내륜을 팽창시키고 잡아 빼는 방법이다.

3 테이퍼 구멍 베어링의 해체

비교적 소형인 어댑터 베어링의 해체
축에 설치한 스톱퍼로 내륜을 지탱하고 너트를 여러차례 되돌린 후 멈춤조절나사를 이용해서 슬리이브를 햄머로 두드려서 떼어낸다.

해체 슬리이브를 잡아빼는 작업은 너트의 조임에 의해 실시한다.
작업이 곤란한 경우에는 오른쪽 그림 같이 너트에 원주상 여러곳에 볼트 구멍을 뚫어놓고 볼트나사 넣기에
의해 슬리이브를 잡아 뽑도록 한다.

대형베어링에서는 유압을 이용하면 해체는 더욱 용이해진다.

왼쪽 그림은 테어퍼 축에 뚫려진 유용에 가입된 오일을 이송하고 내륜을 팽창시켜서 베어링을 떼어내는 방법이다. 작업 중에 갑자기 베어링이 빠질 수가 있으므로 스톱퍼로써 너트 등을 이용하면 좋다. 위의 그림은 유압너트를 이용한 슬이브 인발법이다.