베어링(Bearing)의 손상 원인과 예방 대책

베어링(Bearing)의 손상 원인과 예방 대책

 

 

 

 

 

■ 베어링 개요 및 적용 설비
베어링은 회전 운동이나 선형 운동 시 발생하는 마찰을 줄이고 하중을 효과적으로 지지하기 위해 기계 설비에 사용되는 핵심 부품입니다. 

본 글에서는 특히 전동 모터와 같은 산업 설비에 적용되는 베어링을 중심으로 설명합니다. 전동 모터의 경우, 베어링은 회전자(로터)의 축(샤프트)과 이를 둘러싼 고정된 베어링 하우징(케이싱) 사이에 설치됩니다.

1) 회전자(로터)의 축(샤프트)

  - 전동 모터 내에서 전기를 기계적 에너지로 변환할 때 회전 운동을 전달하는 부품으로,

    베어링은 이 축을 지지하여 원활한 회전을 보장합니다.

 

2) 고정된 베어링 하우징(케이싱)

  - 모터의 외부에 위치한 부품으로, 회전하는 샤프트가 안정적으로 회전할 수 있도록 고정된 위치에서 지원 역할을

    수행합니다.

■ 베어링 손상의 주요 원인

 

 

1. 마찰 및 윤활 부족
(1) 원인

  - 전동 모터의 베어링은 회전하는 샤프트와 고정된 하우징 사이에서 지속적인 회전 운동을 지원합니다.

  - 이 과정에서 발생하는 마찰은 베어링 내부에서 열을 발생시키는데, 적절한 윤활유가 공급되지 않으면 마찰열이

    급격히 상승하게 됩니다.

(2) 구체적 파트

  - 회전자 샤프트와 베어링 내부의 롤러 혹은 볼 베어링 요소 사이

 

(3) 문제점

  - 윤활 부족은 금속 표면 간 직접 접촉을 유발하여 미세 균열, 표면 마모, 그리고 결국 베어링 파손으로

    이어질 수 있습니다.

 

(4) 영향

  - 높은 온도와 마찰로 인한 열화는 전동 모터의 효율 저하와 함께 조기 고장을 유발할 수 있습니다.

 

 

2. 오염물질 침투

(1) 원인

  - 산업 현장은 먼지, 금속 부스러기, 물, 화학 약품 등 다양한 오염물질이 존재하는 환경입니다.

  - 이러한 오염물질이 베어링 내부로 침투할 경우, 윤활유의 성능 저하와 함께 금속 표면에 미세한 긁힘이나

    부식이 발생할 위험이 있습니다.

(2) 구체적 파트

  - 베어링 하우징 내부, 특히 씰(seal) 부근

 

(3) 문제점

  - 오염물질은 윤활막을 파괴하고, 베어링 내부 부품의 표면 거칠기를 증가시켜 마찰을 더욱 악화시킵니다.

 

(4) 영향

  - 오염으로 인한 부식 및 마모는 베어링의 전체 수명을 단축시키며, 장기적으로 전동 모터의 성능 저하와 고장을

    초래합니다.

 

 

3. 과부하 및 충격 하중
(1) 원인

  - 전동 모터가 정상 범위를 초과하는 하중을 받거나, 기동 시 급격한 충격 하중이 가해지면 베어링에 과도한 응력이

    발생하게 됩니다.

(2) 구체적 파트

  - 샤프트와 베어링 접촉면

 

(3) 문제점

  - 설계 하중을 초과하는 작동 조건은 베어링 내부 구성 요소에 미세 균열을 형성하거나,

    심한 경우 파손을 일으킬 수 있습니다.

 

(4) 영향

  - 과부하 및 충격은 베어링의 구조적 손상을 가속화시키며, 이는 전동 모터 전체의 안전성 및 신뢰도에

    심각한 위협을 줍니다.

 

 

4. 설치 및 정렬 불량
(1) 원인

  - 베어링이 올바른 위치에 설치되지 않거나, 샤프트와 베어링 하우징 간의 정렬이 맞지 않으면

    베어링에 비정상적인 하중이 집중됩니다.

(2) 구체적 파트

  - 베어링의 장착부(마운팅 부품)와 샤프트의 정렬 상태

(3) 문제점

  - 부정확한 설치나 정렬 오류는 베어링의 균등한 하중 분포를 방해하여, 특정 부분에 집중적인 스트레스를 발생시킵니다.

 

(4) 영향

  - 이로 인해 베어링 요소 간의 불균형 마모와 조기 피로가 발생하며, 전체 시스템의 안정성이 저하됩니다.

 

 

5. 진동 및 소음
(1) 원인

  - 전동 모터의 작동 중 발생하는 진동과 소음은 베어링의 상태를 빠르게 악화시킬 수 있는 또 다른 요인입니다.

 

(2) 구체적 파트

  - 샤프트와 베어링 요소 사이의 마찰면, 그리고 베어링 하우징의 결합 부위

 

(3) 문제점

  - 진동은 베어링 내부 구성 요소의 피로도를 높이며, 장시간 반복되는 진동은 금속 피로와 미세 균열을

    야기할 수 있습니다.

 

(4) 영향

  - 지속적인 진동과 소음은 베어링의 구조적 결함을 심화시키고, 결국 전동 모터의 비정상 작동이나

    고장을 초래할 수 있습니다.

 

 

■ 베어링 손상 대처법


1. 정기적인 윤활 관리
(1) 실행 방법

  - 정해진 주기에 맞춰 베어링 내부의 윤활 상태를 점검하고, 필요한 경우 재윤활을 실시합니다.
  - 윤활유의 점도 및 특성을 전동 모터의 운전 조건에 맞게 선택합니다.

 

(2) 기대 효과
  - 윤활유는 마찰면 사이의 직접적인 접촉을 방지하여 마찰열 발생을 억제하고, 베어링 내 금속 피로를 줄여줍니다.
  - 장기적으로 베어링의 수명을 연장하고, 전동 모터의 안정적인 작동을 보장합니다.

 

 

 

2. 청정 환경 유지 및 보호 대책
(1) 실행 방법
  - 전동 모터가 설치된 작업 환경의 청소 및 관리 상태를 주기적으로 점검합니다.
  - 베어링 씰이나 하우징의 손상 여부를 정기적으로 확인하여, 필요한 경우 즉각 교체합니다.

 

(2) 기대 효과
  - 외부의 먼지, 수분, 화학 물질 등의 유입을 차단하여, 베어링 내부의 부식과 마모를 예방할 수 있습니다.
  - 청정한 환경은 전반적인 설비의 신뢰성을 높이며, 유지보수 비용을 절감합니다.

 

 

 

3. 적정 하중 유지 및 충격 완화
(1) 실행 방법 
  - 전동 모터의 운전 조건과 하중 분포를 정밀하게 분석하여, 설계 한계 내에서 운전하도록 관리합니다.
  - 과부하나 급격한 기동/정지를 방지할 수 있는 제어 시스템과 충격 흡수 장치를 도입합니다.

 

(2) 기대 효과
  - 적정 하중 유지 및 충격 완화는 베어링에 가해지는 응력을 감소시켜, 미세 균열 및 피로 손상을 예방합니다.
  - 전동 모터 전체의 안정성과 신뢰도를 향상시켜, 예기치 않은 고장을 방지합니다.

 

 

 

4. 정확한 설치 및 정렬 검증
(1) 실행 방법
  - 베어링 설치 시 제조사의 매뉴얼을 철저히 준수하며, 샤프트와 베어링 하우징 간의 정렬 상태를 전문 장비로

    점검합니다.
  - 설치 후 일정 기간마다 정렬 상태와 베어링의 작동 상태를 재검토하고, 필요한 경우 재설정을 실시합니다.

 

(2) 기대 효과 
  - 정확한 설치와 정렬은 베어링의 균일한 하중 분산을 보장하여, 특정 부위에 과도한 응력이 집중되는 것을 방지합니다.
  - 이러한 관리 방법은 베어링의 조기 마모 및 손상을 예방하며, 장기적인 설비 신뢰성을 높여줍니다.

 

 

 

5. 진동 및 소음 모니터링
(1) 실행 방법
  - 진동 센서와 소음 측정기를 사용하여 전동 모터의 작동 상태를 주기적으로 체크합니다.
  - 이상 징후가 발견될 경우, 즉각적인 유지보수 및 교체 조치를 취할 수 있는 모니터링 체계를 구축합니다.

 

(2) 기대 효과베

  - 초기 단계에서 이상 징후를 파악함으로써, 심각한 손상이 발생하기 전에 예방 조치를 취할 수 있습니다.
  - 이를 통해 베어링의 안전 운전을 보장하고, 전동 모터의 전체적인 고장 위험을 감소시킬 수 있습니다.

 

 

 

6. 정밀 검사 및 예방 보수
(1) 실행 방법
  - 비파괴 검사(NDT) 기법을 활용하여 베어링의 미세 균열이나 내부 결함을 조기에 탐지합니다.
  - 검사 결과에 따라 예측 정비(Predictive Maintenance) 프로그램을 운영하며, 문제가 발생하기 전에 부품을 교체합니다.

 

(2) 기대 효과
  - 정밀 검사를 통해 미리 이상 징후를 발견하면, 비용이 많이 드는 긴급 정비나 설비 고장을 미연에 방지할 수 있습니다.
  - 체계적인 예방 보수 관리 시스템은 전동 모터의 안정적인 운전 환경을 유지하는 데 큰 도움이 됩니다.