베어링의 수명과 성능을 높이기 위한 9가지 지침 ②
베어링의 수명과 성능을 높이기 위한 9가지 지침 ②
  • 오현식 기자
  • 승인 2017.12.06 09:36
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베어링 윤활의 모든 것 2부 : 실행 절차 / 그리스 충진 / 그리스건 사용 방법

모션 시스템의 이상 없는 동작과 설계된 성능을 보장하기 위해서는 적절한 베어링 윤활이 필요하다. 제대로 이뤄진 윤활은 베어링 수명을 높이는 데에도 기여한다. 베어링 윤활에 대한 올바른 절차는 윤활유가 가장 효율적인 상태에서 작동하는 시스템을 만들 수 있게 한다. 즉 적절한 양의 제품을 사용하여 윤활유가 베어링에 바르게 설정되고, 베어링이 가능한 안정 작동 온도에서 이상없이 작동함으로써 오랜 수명과 고속 주행에 필요한 성능을 얻을 수 있다. 윤활제의 적용에서 특히 중요한 세 가지 영역은 ▲베어링 클리닝 ▲윤활유 충진 ▲베어링 런인 등이다. Kluber Lubrication이 베어링 윤활을 위한 일반적인 지침을 아홉 가지 주제로 정리했다.

연/재/목/차
1부 ①세척 ②윤활제 보충 ③베어링 여유 공간 결정 (☞ 보러가기)
2부 ④실행 절차 ⑤그리스 충진 ⑥그리스건 사용 방법 

3부 ⑦그리스 샘플링 ⑧그리스 교체 ⑨윤활유의 보관 (☞ 보러가기)

 
④ 시운전Run-In Procedures
고속 애플리케이션과 특정 프리로딩이 중요한 애플리케이션에서 요구되는 베어링과 윤활 성능을 얻기 위해서는 적절한 시운전이 필요하다. 시운전을 통해 주입된 그리스를 베어링의 마찰면에 고르게 분산시킬 수 있기 때문이다.

반대로 필요한 시운전을 생략하면 과도한 작동 온도 또는 과도한 윤활 상태가 발생하게 된다. 사용 후 특정 응용 애플리케이션에서 안정된 평형 작동 온도에 도달하지 않는 상황이 발생할 경우에는 반드시 윤활유 제조업체에 문의해야 한다.

적절한 실행 절차
- 시스템에서 발견되는 과도한 그리스 제거
- 각 접촉면에 대한 윤활 피막의 조정
- 접촉면에 오일을 전달하기 위한 그리스 칼라 생성
- 낮은 평형 작동 온도 설정
- 수명이 보장되는 윤활 조건 달성

■ 실행 절차에 대한 고려 사항
대부분의 윤활 그리스는 초과 윤활유의 변위로부터 이익을 얻을 수 있지만, 모든 윤활 그리스가 베어링 표면에 배향하지는 않는다. 여기에서 고려해야 할 요소들은 다음과 같다.

- 특정 그리스는 질감이 섬유질이며 베어링의 전동면에 방향성 매트릭스를 설정할 수 있다.
- 폴리 우레아 농축 그리스polyurea thickened grease는 섬유질 질감이 없고, 시운전의 절차를 감소시키거나 제거할 수 있다.

각 베어링 제조업체는 아래의 예제와 다를 수 있는 특정 시운전 절차가 있다. 따라서 권장되는 실행 절차를 따르는 것이 좋다. 물론 속도나 온도를 변화시키거나 모니터링할 수 없는 애플리케이션에 대한 대안은 있지만, 이러한 파라미터를 제어하는 것이 더 이상적이므로, 시운전 이전에 항상 베어링의 OEM을 확인해야 한다.

▲ 안정적인 온도에 도달할 때까지 점진적으로 속도를 증가시킨다.
■ 6단계 시운전 절차
적당한 저속으로 시작(일반적으로 최대 작동 속도의 20%)하면서 베어링의 온도를 자세히 모니터링한다.
안정된 온도에 도달하면 점진적으로 속도를 증가시킨다. 증분 증가를 계속하다가 급격한 온도 상승이 발생할 경우, 진행 과정을 중지한다. 이 온도 스파이크는 열 팽창으로 인한 프리로드를 의미하는 것으로 최대 베어링 온도는 70°C (158°F)를 넘지 않아야 한다. 70°C를 초과하는 온도는 베어링의 과도한 프리로드와 영구적인 그리스 또는 베어링의 손상을 유발할 수 있다.

시스템을 실온으로 식힌 다음 온도 스파이크가 발생하기 전의 마지막 속도로 절차를 다시 시작한다. 애플리케이션의 최대 작동 속도에서 평형 온도에 도달할 때까지 위의 사이클을 계속 반복한다. 이상적인 평형 작동 온도는 약 35~40°C(95~105°F)이다.

■ 대체 절차
속도를 변경할 수 없는 경우, 일정한 속도로 시운전을 수행할 수 있다. 이 작업에서 베어링은 약 30초 가량 최대 속도로 작동해야 한다. 정지 후에는 베어링의 열이 소산된다.
이를 통해 위험한 온도 상승을 막을 수 있는데, 설계 요소에 따라 다르지만 비 작동 시간은 실행 시간보다 적어도 5배 이상이여야 하며, 베어링 온도가 일정해질 때까지 이를 반복할 필요가 있다.

 
⑤ 그리스 충진Grease Filling a Bearing
고정밀 롤링 베어링은 항상 청결하고 신선한 그리스를 필요로 한다. 특히 습기나 이물질이 베어링을 손상시킬 수 있는 가능성을 최소화하기 위해서는 깨끗하고 건조한 환경에서 윤활유가 주입되어야 한다.

사용하려는 윤활제를 결정했다면, 그 다음 단계는 베어링에 주입할 적절한 그리스의 양을 계산하는 것이다.(②적절한 양의 윤활제 보충 참조) 그리고 계산된 양의 그리스를 정확하게 주입해야 한다. 이때 주입량을 정확하게 확인하는 가장 쉬운 방법은 눈금이 매겨진 주사기를 사용하는 것이다.

눈금 주사기는 주입량을 쉽게 모니터링할 수 있게 하는데, 현재 다양한 눈금 구성을 갖는 각기 다른 크기의 주사기가 존재한다. 주사기의 눈금이 미세할수록 그리스가 주입되는 양의 정확도를 높일 수 있다.

대형 베어링에서의 충진
충진량이 많은 대형 베어링의 경우에는 그리스 건을 사용할 수 있다. 하지만 그리스 건을 사용할 때에는 보정 작업이 먼저 요구된다.

가장 손쉬운 보정 방법은 각 스트로크마다 그리스 건이 내보내는 그리스의 양을 계량하는 것이다. 그런데 대부분의 그리스 건은 스트로크마다 일관된 양을 방출하는 것이 아니기 때문에 평균량으로 계량화해야 한다.

예를 들면, 10 스트로크를 펌핑하고 총 무게를 10으로 나눠 스트로크당 평균을 알 수 있다. 그리스의 밀도를 알고 있다면, 측정된 무게를 부피로 변환할 수 있다.

부피(cm3) = 무게(그램)
밀도 (그램/cm3)


▲ 고정밀 롤링 베어링은 항상 청결하고 신선한 그리스를 필요로 한다. 습기나 이물질은 베어링을 손상시킬 수 있으므로, 깨끗하고 건조한 환경에서 윤활유가 주입되어야 한다.
기타 고려사항
다른 한편으로, 대부분의 베어링에는 부식 방지 코팅이 포함되어 있기 때문에 윤활 전 이 코팅을 제거해야 하는지의 여부를 확인해야 한다. 일반적으로 코팅제는 미네랄 오일 기반 제품과 혼합될 수 있어 제거할 필요가 없지만, 코팅에 실리콘 또는 불소계perfluorinated 제품이 사용되었다면 반드시 제거해야 한다. 고속 애플리케이션이나 중요 애플리케이션에서도 부식 방지 코팅을 제거해야 할 수 있다.(①세척 참조)

만일 Pillow Block Bearing처럼 베어링이 하우징에 이미 장착되어 있는 경우, 부하없이 베어링을 회전시키면서 그리스 피팅에 천천히 주입해야 한다. 만약 베어링이 자유 상태라면 동일한 양의 제품이 롤링 요소 사이의 포켓에 주입되도록 한 다음 베어링을 무부하로 회전시켜 전동면 전체에 그리스를 분배해야 한다. 더불어 고속 애플리케이션에서 실행되는 정밀 베어링 또는 사전로드된 베어링의 경우에는 시운전이 필요할 수 있다. (④시운전 절차 참조)

주의할 점은 일단 베어링에 윤활유가 공급되면, 그 베어링은 반드시 사용돼야 한다는 점이다. 만약 윤활된 베어링이 즉시 사용되지 않는다면, 특수 처리된 내식성 용지(VCI 용지 등)에 싸서 깨끗하고 건조한 곳에 보관해야 한다.

⑥ 그리스 건 사용법How to Use a Grease Gun
그리스 건은 수동으로 그리스를 채워 사용하거나, 그리스 카트리지를 사용할 수 있는데, 그리스 카트리지는 깨끗한 윤활제를 간편하게 채울 수 있다는 점에서 보다 편리하다. 그리스 카트리지는 일반적으로 약 400g의 그리스가 충진되어 있다.

▲ 그리스 카트리지는 깨긋한 윤활제를 간편하게 채울 수 있다는 점에서 편리하다. 일반적으로 그리스 카트리지는 약 400g의 그리스 용량으로 제공된다.
카트리지 방식의 그리스 건 사용 설명서
- 완전히 빠질 때까지 그리스 건의 피스톤을 당긴다. 이를 통해 자동 클램핑 장치는 제자리에 고정된다.
- 그리스 건의 윗부분을 돌려 풀어낸다.
- 그리스 카트리지의 캡/호일 덮개와 플라스틱 캡을 제거한다.
- 카트리지를 그리스 건에 장착한다.
- 그리스 건의 윗부분을 다시 조인다.
- 자동 클램핑 장치를 누르고 피스톤을 그리스 건 안으로 밀어 넣는다. 이때 포집된 공기가 빠져 나올 수 있도록 환기 릴리프 밸브를 눌러야 한다.