전동기의 축정렬이 맞지 않으면 베어링에 부하가 증가하는 이유는 무엇인가요?

Question

펌프와 전동기를 연결한 설비에서 베어링을 교체한 지 얼마 되지 않았는데 다시 온도가 높아지고 진동이 발생하는 경우가 있습니다. 전동기 자체의 전류와 절연상태는 정상이고 베어링 제품에도 문제가 없어 보입니다. 점검 과정에서 펌프와 전동기의 축정렬 상태가 정확하지 않은 것이 확인되었는데, 축정렬 불량이 베어링에 어떤 영향을 주는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

전동기랑 펌프의 축이 어긋나게되면 회전할 때 발생하는 인위적인 굽힘모멘트가 베어링을 짓누르기 때문이죠. 축이 일직선이 아니면 커플링이 회전할 때마다 축을 주기적으로 잡아틉니다. 그래서 강제적으로 눌러 버리게 되죠. 거기다가 정상 상태라면은 축의 무게만 견디면 되지만 베어링에 불필요하게 과도한 화중이 지속적으로 가해지게 됩니다.

그래서 결국에는 쏠린 하중 때문에 베어링 내부의 유막이 파괴되고 마찰열이 치솟는 구조가 되죠. 이게 볼이나 로울러 접촉면에 전해지는 압력이 불균일해지면서 금속끼리 직접 마찰하고 진동이 심해지기 때문입니다. 그리고 현장에서는 레이저 축 정렬 장비나 다이얼 게이지를 사용해서 커플링에 편심이란 편각을 정밀하게 교정해 주어야 베어링의 수명을 보장할 수가 있는 거죠.

Answer 2

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

네, 축정렬이맞지않으면 모터와펌프의 축이 서로 같은 중심선상에서 회전하지 못하기 때문에 커플링을 통해 베어링에 불필요한 반경방향·축방향 힘이 계속 전달됩니다.

정렬이 나쁜 상태로 운전하면 축이 매 회전마다 휘어지거나 밀리는 힘을 받게 되고, 그 하중을 베어링이 지속적으로 받아야 합니다. 이 때문에 베어링 내부 접촉압력이 커지고 마찰도 증가해서 온도 상승, 진동 증가, 윤활유 열화, 베어링 수명 단축으로 이어질 수 있습니다.

특히 평행 오정렬이나 각도 오정렬이 크면 커플링도 반복적으로 변형되면서 추가 하중을 만들 수 있습니다. 그래서 새 베어링으로 교체해도 근본 원인인 축정렬 불량을 그대로 두면 얼마 지나지 않아 다시 발열과 진동이 나타날 수 있습니다.

현장에서는 보통 커플링 정렬상태, 소프트풋, 베이스와 고정볼트, 축 런아웃, 베어링 온도와 진동을 함께 확인합니다. 가능하면 다이얼게이지나 레이저 정렬기로 냉간 정렬뿐 아니라 운전 후 열팽창 영향까지 고려하는 것이 좋습니다.

즉, 축정렬 불량은 베어링이 원래 감당하지 않아도 될 추가 하중을 계속 받게 만들어 발열·진동·조기손상을 일으킨다고 이해하면 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

펌프와 전동기의 축정렬이 맞지 않으면 회전축이 자연스럽게 회전하지 못하고 베어링에 불필요한 힘이 전달되기 때문 입니다. 정상적인 상태에서는 전동기와 펌프의 축이 같은 중심선상에서 회전하면서 베어링이 주로 회전축을 지지합니다. 하지만 축이 서로 어긋나면 커플링이 이를 억지로 보정하면서 회전하게 되고, 이 과정에서 베어링에 주가적인 방사방향 또는 축방향 하중이 발생하게 됩니다. 결국 축정령 불량은 커플링을 통해 불필요한 힘을 베어링에 전달하고, 그 결과 베어링의 하중, 마찰, 진동, 온도가 증가해 수명을 단축시키게 되는 것입니다.

Answer 4

안녕하세요. 이대길 전기기능사입니다.

축이 비뚤어지게 연결되면 회전할 때마다 베어링의 특정 한쪽 면으로만 강한 힘이 쏠리고 내부 마찰이 극심해집니다 이로 인해 금속끼리 부딪히며 윤활유 막이 깨지고 열과 진동이 크게 발생하여 새 베어링이라도 금방 상하게 됩니다

Answer 5

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

전동기와 펌프의 축이 정확하게 일치하지 않으면 커플링을 통해 불필요한 방사하중이나 축방향 하중이 발생할 수 있습니다. 이 힘이 지속적으로 베어링에 전달되면 베어링의 마찰과 발열이 증가하고 진동도 커질 수 있습니다. 심한 경우 베어링의 수명이 크게 짧아질 수 있습니다. 따라서 베어링을 교체했는데도 동일한 문제가 반복된다면 베어링 자체만 교체하기보다 커플링과 축정렬 상태까지 함께 확인하는 것이 중요합니다.