TL; DR
산업용 기어박스 고장은 기어 손상, 베어링 열화, 씰 파손, 윤활 문제, 정렬 불량, 불균형, 작동 스트레스 등 7가지 주요 범주에서 발생합니다. 이러한 고장은 단독으로 발생하는 경우가 드물며, 한 영역의 작은 문제가 시스템 전체의 손상으로 빠르게 확산됩니다. 일찍 잡히지 않으면.
1. 기어 관련 고장
기어 마모
기어 마모는 정상 작동 중 금속 표면이 서로 마찰될 때 발생합니다. 연삭 마모는 오일 속의 단단한 입자가 사포처럼 기어 톱니를 마모시킬 때 발생합니다. 이 마모는 톱니 표면이 윤이 나고 마모된 것처럼 보입니다.
접착 마모는 다릅니다. 기어 표면이 고압 하에서 순간적으로 서로 붙었다가 찢어질 때 발생합니다. 이렇게 되면 마치 누군가 금속에서 덩어리를 뜯어낸 것처럼 거칠고 찢어진 표면이 생깁니다.
피팅 및 마이크로 피팅
피팅은 기어 톱니 표면에 작은 크레이터로 나타납니다. 이 구멍은 반복적인 응력으로 인해 작은 균열이 생기고 결국 금속 조각이 떨어져 나갈 때 형성됩니다.
마이크로 피팅은 기어 표면에 나타나는 회색의 서리 낀 현상으로, 기본적으로 개별적으로 볼 수 없을 만큼 작은 구멍이 수백만 개나 있는 것입니다.
기어 이빨 균열 및 파손
기어 이의 균열은 종종 작동 중 응력이 집중되는 뿌리 부분에서 시작됩니다. 이러한 균열은 처음에는 느리게 커지다가 임계 크기에 도달하면 빠르게 커집니다.
치아가 완전히 파손되는 것은 대개 균열로 인해 치아가 충분히 약화된 후 갑자기 발생합니다. 파손된 조각은 기어박스를 통과하면서 다른 기어, 베어링, 그리고 부품들을 손상시킬 수 있습니다.
과도한 반발
백래시는 기어 이가 맞물릴 때 발생하는 틈새입니다. 어느 정도의 백래시는 정상적이고 필요하지만, 너무 심하면 문제가 발생합니다.
스커핑/접착력
스커핑은 기어 이빨 사이의 유막이 완전히 손상될 때 발생합니다. 노출된 금속 표면은 순간적으로 서로 접합되었다가 기어가 계속 회전하면서 찢어집니다.
고속 주행, 고하중 주행, 또는 윤활 부족은 일반적으로 스커핑의 원인이 됩니다. 스커핑이 시작되면 거친 표면이 더 많은 열과 마찰을 발생시켜 문제가 빠르게 악화됩니다.
2.베어링 고장
피로 스폴링
스폴링은 베어링 레이스웨이와 구름 부재에서 박리 또는 벗겨짐이 발생하는 현상입니다. 반복적인 응력 사이클로 인한 금속 피로는 표면 아래 균열을 유발하고, 결국 표면까지 도달합니다. 이후 금속 조각이 떨어져 나가면서 구멍이나 크레이터가 남습니다.
브리넬링
진정한 브리넬링은 베어링 레이스웨이에 영구적인 압흔을 생성합니다. 이러한 압흔은 충격 하중이 금속의 항복 강도를 초과할 때 형성됩니다. 구름 요소의 위치와 일치하는 균일한 간격의 자국이 보일 것입니다.
거짓 브리넬링(프레팅 부식)은 겉보기에는 비슷하지만 발생 과정이 다릅니다. 진동으로 인해 고정된 베어링 부품 사이에 미세한 움직임이 발생하여 재료가 마모되어 함몰이 발생합니다.
전기 침식/아킹
베어링을 통과하는 전류는 빨래판 무늬나 서리가 내린 표면처럼 보이는 아크 손상을 일으킵니다. 각 스파크는 소량의 금속을 제거하여 구덩이와 크레이터를 만듭니다.
케이지 손상
베어링 케이지는 롤링 요소들을 균등하게 배치하여 서로 접촉하는 것을 방지합니다. 케이지가 파손되면 롤링 요소들이 뭉쳐 하중 불균형과 급격한 파손을 초래합니다. 균열, 파손 또는 심한 마모는 케이지 문제를 나타냅니다.
착용
연마 마모는 윤활유의 단단한 입자가 베어링 표면을 갈아낼 때 발생합니다.
부식성 마모는 베어링 금속에 대한 화학적 침식으로 인해 발생합니다. 부식된 표면은 구멍이나 식각이 생기고 보호 산화막을 잃게 됩니다.
3. 씰 실패
재료 분해/침식
밀봉재는 시간이 지남에 따라 열에 의해 마모됩니다. 화학 공격그리고 기계적 스트레스.
침식은 회전하는 축과의 접촉을 통해 씰 립을 마모시킵니다. 침식된 씰에는 오일 누출 경로와 오염 유입 지점을 제공하는 홈이 생깁니다.
잘못된 크기/설치
크기가 작은 씰은 설치 중에 늘어나 수명이 단축됩니다. 크기가 큰 씰은 샤프트와 고르게 접촉하지 않아 누수 경로가 발생합니다.
부적절한 도구나 기술로 인해 설치 손상이 쉽게 발생합니다. 씰 립이 찢어지거나, 보강 링이 휘거나, 씰링 표면이 손상되면 제대로 작동하지 않습니다.
열 손상
과도한 열은 밀봉 부품을 뒤틀고 재료 특성을 변화시킵니다.
열 사이클링은 씰이 반복적으로 팽창하고 수축하면서 추가적인 응력을 발생시킵니다. 이는 피로 균열 및 영구 변형으로 이어집니다.
4. 윤활 시스템 결함
윤활 부족(윤활 부족)
오일이 너무 적은 기어박스를 작동시키면 부품 간의 금속 간 접촉이 발생합니다. 이로 인해 과도한 열과 빠른 마모가 발생합니다. 기어 톱니는 과열로 인해 파란색이나 밀짚색으로 변합니다.
과도한 윤활(과도한 윤활)
과도한 오일은 휘저어지고 거품을 발생시켜 공기 방울을 가두어 하중 지지력을 감소시킵니다. 또한, 과도한 오일은 점성 저항을 통해 열을 발생시킵니다.
오염된 윤활제
먼지, 금속 입자, 물은 오일을 연마 슬러리로 바꾸어 마모를 가속화합니다.
잘못된 윤활유 유형/점도
잘못된 오일 유형을 사용하면 구성 요소 사이에 적절한 필름이 형성되지 않습니다.
오일의 농도가 너무 묽으면 부하가 걸릴 때 금속과 접촉하게 됩니다. 오일의 농도가 너무 진하면 모든 부품에 제대로 흐르지 못하고 과도한 열이 발생합니다.
윤활유 분해
오일은 시간이 지남에 따라 열, 산화, 오염으로 인해 분해됩니다. 분해된 오일은 색이 변하고 타는 냄새가 납니다. 점도 변화는 적절한 피막 형성을 방해하고, 첨가제가 고갈되면 표면을 보호할 수 없습니다.
5. 정렬 불량
각도 오정렬
각 정렬 불량은 축 중심선이 평행하지 않고 비스듬히 교차할 때 발생합니다. 이로 인해 기어 면과 베어링 레이스에 불균일한 하중이 가해집니다.
평행 오정렬(오프셋)
평행 정렬 불량은 축 중심선이 평행하지만 일치하지 않을 때 발생합니다. 이러한 어긋남은 베어링에 지속적인 반경 방향 하중을 가하고 기어 맞물림을 불균일하게 만듭니다.
결합된 정렬 불량
실제 환경에서 발생하는 대부분의 정렬 불량은 각도와 오프셋 요소가 모두 결합된 결과입니다. 이로 인해 회전 주기마다 변화하는 복잡한 하중 패턴이 생성됩니다.
열팽창 오정렬
장비는 추울 때는 완벽하게 정렬되어 있어도 작동 온도에서는 정렬이 어긋나는 경우가 많습니다. 재료에 따라 팽창 속도가 다르고, 이에 따라 샤프트 위치가 달라집니다.
소프트 풋
소프트 풋은 기계의 발이 장착 표면에 고르게 닿지 않을 때 발생합니다. 이렇게 하면 하중을 견딜 수 있는 탄력 있는 지지대가 형성됩니다.
공진 유도 부정렬
고유 진동수 근처에서 작동하면 과도한 진동이 발생하여 구성 요소가 위치에서 벗어나게 됩니다.
6. 불균형
회전하는 부품은 축을 중심으로 질량이 고르게 분포되어야 합니다. 불균형은 속도의 제곱에 따라 증가하는 원심력을 발생시킵니다. 이러한 힘은 축을 휘게 하고, 베어링에 과부하를 일으키며, 심한 진동을 유발합니다.
7. 운영 스트레스 요인
과부하
기어박스를 토크 정격 이상으로 작동시키면 모든 부품에 과부하가 걸리게 됩니다. 기어는 더 높은 접촉 응력을 받아 빠른 피팅과 마모를 유발합니다.
충격 하중/갑작스러운 하중 변화
갑작스러운 시동, 정지 또는 공정 이상 발생 시 발생하는 충격 하중은 정상 작동 수준보다 몇 배나 큰 힘을 발생시킵니다. 이러한 충격 하중은 기어 톱니, 브리넬 베어링에 균열을 일으키고 커플링을 즉시 손상시킬 수 있습니다.
과도한 속도
설계 속도 이상으로 작동하면 기어박스 전체에 문제가 발생합니다. 원심력이 급격히 증가하여 부품에서 오일이 누출될 수 있습니다. 베어링이 정격 속도를 초과하여 급격한 마모나 소착을 일으킬 수 있습니다.
잦은 시작/중지(순환 피로)
시동과 정지는 시간이 지남에 따라 누적되는 응력 순환을 생성합니다. 각 순환은 미세한 손상을 유발하여 결국 균열과 고장으로 이어집니다.
