원래 모터는 모터의 축방향 운동을 가능하게 하는 NU형 깊은 홈 원통 롤러 베어링을 사용했습니다. 베어링의 내륜은 양쪽에 리테이닝 리브가 있는 반면, 외륜은 리브가 없어 베어링에 대한 축의 양방향 변위를 허용하고 열팽창으로 인한 신장을 수용합니다. 또한, 베어링 간극은 깊은 홈 볼 베어링보다 상대적으로 크지만, 하중이 선형적으로 분산되어 깊은 홈 볼 베어링의 점하중보다 우수합니다.

1. 모터 베어링의 비정상적인 소음

고압(6kV) 급수 펌프 모터(모델 YKK400-2, 450kW, 2975rpm)는 축 연장부에 깊은 홈 원통 롤러 베어링(NU3E222)을, 무부하부에 깊은 홈 볼 베어링(6222)을 가지고 있습니다. 운전 중 축 연장부에서 날카롭고 날카로운 소음이 발생했는데, 이는 전자기 소음이나 윤활 부족으로 인한 건조 마찰음과는 달랐습니다. 소음은 약 2분간 지속된 후 2분간 멈췄습니다. 진동 분석기(VA-80A)로 측정한 베어링 진동 진폭은 0.021mm였습니다. 이상 소음 발생 시 진동 속도는 53.6m/s에 달했고, 때로는 97m/s에 달하기도 했습니다. 이는 기준치인 28m/s를 훨씬 초과하는 수치였으며, 전류는 크게 변동했습니다.

샤프트 연장부가 틈새 끼워맞춤을 사용했기 때문에 베어링의 축 방향 위치 조정이 불가능했습니다. 검사 중 내부 오일 커버에 불균일한 마모 흔적이 발견되었고, 베어링 내부의 원통 롤러 두 개가 손상되었습니다. 베어링, 엔드 커버, 내/외부 오일 씰 커버를 측정하고 계산한 결과, 허용 베어링 틈새는 0.7mm였습니다. 그러나 베어링 온도가 100°C에 도달했을 때 열팽창 값이 약 0.9mm로 정상 작동 조건을 충족하지 못했습니다. 원통 롤러 베어링을 여러 번 교체한 후에도 소음은 지속되었을 뿐만 아니라 비정상적인 소음 주기가 4분으로 연장되었습니다.

2. 결함 분석 및 해결

베어링 특성 기반 분석: 원래 NU형 깊은 홈 원통 롤러 베어링은 모터 축의 약간의 축 방향 이동을 허용했습니다. 내륜에는 양쪽에 리테이닝 리브가 있는 반면, 외륜에는 리테이닝 리브가 없어 열 팽창으로 인한 축 신장을 수용하기 위해 양방향 변위가 가능했습니다. 또한, 베어링 간극은 깊은 홈 볼 베어링보다 상대적으로 컸지만, 하중은 선형적으로 분산되어 볼 베어링의 점 하중보다 우수했습니다. 베어링의 운동 궤적은 롤러(또는 볼)와 궤도 사이의 간극으로 인해 원형이 아닌 타원형이었습니다. 고속 운전 시, 간극으로 인해 하중 지지점이 이동하여 운동 궤적이 포물선으로 변했습니다.