풍력 피치, 요 및 메인 샤프트용 베어링 유형: 일반 구름 베어링 증거가 뒷받침하는 내용

복합 레이디얼 및 액시얼 하중을 견딜 수 없는 유형 제외

고정 측부터 시작하십시오. 고정/자유 배열에서 고정 베어링은 샤프트를 축 방향으로 위치시키므로 양방향의 액시얼 하중을 받습니다.

따라서 레이디얼 및 액시얼 하중을 함께 지지하는 유형이어야 합니다¹⁰. 자유 측은 반대의 경우입니다: 레이디얼 하중만 받고 열팽창을 흡수하도록 제작됩니다.

이는 분리형 레이디얼 전용 베어링 또는 외륜과 하우징 사이의 클리어런스 끼워맞춤을 통해 이루어집니다¹⁰. 고정 위치의 경우, 일반 지침에서 언급된 복합 하중 후보는 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 매칭 쌍, 복렬 앵귤러 콘택트 베어링, 복렬 테이퍼 롤러 베어링(TDO), 구면 롤러 베어링 및 테이퍼 롤러 베어링입니다^1,10.

그런 다음 하중 심각도가 목록을 좁힙니다: 가벼운 복합 하중은 딥 그루브 또는 앵귤러 콘택트 볼 베어링을 가리키고, 무거운 복합 하중은 테이퍼 롤러를 가리킵니다¹⁹. 양방향으로 액시얼 하중이 무거운 경우, 지침은 두 개 이상의 베어링을 쌍으로 구성하거나 복렬 설계로 전환하는 것입니다¹⁹.

이로써 피치, 요 및 메인 샤프트 위치에 대한 방어 가능한 첫 번째 선별이 가능합니다: 매칭 앵귤러 콘택트 볼 베어링, 테이퍼 롤러 베어링 및 구면 롤러 베어링이 복합 하중 스크리닝을 통과합니다. 그리고 레이디얼 전용 유형은 고정 측에 적합하지 않습니다.

생존자 중 어느 것이 주어진 풍력 위치에 맞는지는 별도의 질문이며, 다음 두 가지 검사로 결정됩니다.

자동 정렬 대 하중 용량, 그리고 하중에 지불하는 속도

정렬 오차 허용과 하중 용량은 반대 방향으로 작용하며, 속도 등급은 하중 선택을 따릅니다. 구면 롤러 베어링은 구면 외륜 레이스웨이에서 구동하는 배럴형 롤러를 통해 움직입니다.

따라서 샤프트 편향 하에서도 계속 작동하면서 무거운 복합 레이디얼 및 액시얼 하중을 지지합니다⁹. 그 대가는 용량입니다: 자동 정렬 베어링은 비교 가능한 딥 그루브 베어링보다 낮은 하중 용량으로 작동합니다.

그렇기 때문에 정렬을 실제로 제어할 수 없는 경우에만 사용됩니다³⁶. 복합 하중 유형 중에서 테이퍼 롤러는 유사한 크기의 앵귤러 콘택트 볼 베어링보다 상당히 높은 복합 하중을 지지하지만 최대 속도는 낮습니다⁹.

따라서 풍력 위치에 대한 순서는 다음과 같습니다. 샤프트를 정렬 상태로 유지할 수 없는 경우, 구면 롤러는 용량 비용을 지불하고 허용 오차를 얻습니다.

정렬이 제어되고 복합 하중이 무거운 경우, 테이퍼 롤러는 속도 비용을 지불하고 용량을 얻습니다. 속도가 우세하고 복합 하중이 보통인 경우, 매칭 앵귤러 콘택트 볼이 여전히 고려 대상입니다^9,36.

유형을 확정하기 전에 실제 듀티를 테이블에 올려놓으십시오: 마운팅이 허용할 수 있는 정렬 오차와 최대 복합 하중입니다. 또한 최대 회전 속도도 포함하십시오.

세 후보 각각이 서로 다른 항목에서 우위를 점하기 때문입니다.

레이스웨이 경도를 미용이 아닌 수명 항목으로 설정

경도는 계산된 수명을 변화시키므로 사양에 포함되어야 합니다. 피치 및 요 베어링은 약 58 HRC로 침탄 경화되거나 약 56 HRC로 유도 경화된다고 보고됩니다.

그리고 레이스웨이 경도가 58에서 56 HRC로 변하면 L10 수명이 30% 감소하는 것으로 보고됩니다¹⁸. 따라서 경도 스케일에서 2포인트는 계산된 수명의 약 3분의 1에 해당합니다.

이는 열처리 지정 및 그 검증을 작업장 세부 사항이 아닌 설계 핵심 항목으로 만듭니다. 일반 베어링 강은 다른 지점에 있습니다.

고탄소 크롬 강(GCr15/AISI 52100, 약 1% 탄소 및 1.5% 크롬)은 적절한 열처리로 HRC60+에 도달하여 높은 내마모성과 피로 강도를 제공합니다¹¹. 이는 전체 경화 경로인 반면, 위의 풍력 수치는 표면 경화 및 유도 경화 표면입니다¹⁸.

두 가지가 상호 교환 가능하다고 가정해서는 안 됩니다. 공급업체에 경화 공정, 목표 표면 경도 및 피치 또는 요 레이스의 케이스 깊이를 명시하도록 요청하십시오.

또한 재료 인증서만이 아닌 베어링별 경도 측정 결과를 제시하도록 요청하십시오. HRC60+의 전체 경화 52100 레이스가 풍력 피치 또는 요 듀티에 허용되는지는 이 출처들로는 확정되지 않습니다.

견적 비교 전에 수명 계산 기준 확정

두 베어링 견적은 두 L10 수치가 동일한 방식으로 계산된 경우에만 비교 가능합니다. 복합 레이디얼 및 액시얼 하중은 먼저 등가 동하중 P로 변환되어야 합니다.

이 변환은 레이디얼 대 추력 하중의 비율과 베어링의 접촉각에 따라 달라지며, 그런 다음 P가 기본 동하중 등급 C와 비교됩니다²¹. 그런 다음 정격 수명 공식은 볼 베어링에 지수 3.0, 롤러 베어링에 10/3을 사용합니다²¹.

신뢰성은 인용하는 수치를 변경합니다. L10은 a1 = 1.00인 90% 신뢰성 기준입니다.

95% 목표는 a1 = 0.64를 사용하고 99% 목표는 a1 = 0.25를 사용합니다. 조정된 수명이 허용되지 않는 경우 해답은 더 큰 동적 용량을 가진 베어링입니다⁸.

하중 민감도는 가파릅니다: 등가 동하중을 두 배로 늘리면 계산된 L10 수명이 약 8분의 1로 줄어듭니다³⁶. RFQ에 기준을 명시하십시오 — 등가 하중 방법, 지수, 신뢰성 목표 및 a1 계수 — 그리고 각 공급업체에 입력값을 표시하여 L10(또는 Ln)을 반환하도록 요청하십시오.

그렇지 않으면 더 긴 인용 수명은 단지 다른 신뢰성 가정을 의미할 수 있습니다.

속도에 따라 씰 패밀리 선택, 그런 다음 윤활 체계 요청

씰 선택은 하중보다 샤프트 속도와 온도를 따릅니다. 비접촉 씰 — 갭, 래버린스 및 개스킷 유형 — 은 고속 및 고온 위치에 적합합니다.

펠트, 가죽 컵 및 고무 설계와 같은 접촉 씰은 중속 및 저속 듀티에 적합합니다²⁶. 고무 씰은 먼지와 물 침입을 저항하고 윤활제를 유지하므로 습하거나 더러운 환경에서의 이유가 됩니다²⁶.

고속 풍력 위치의 경우, 이는 래버린스 또는 갭 개념을 가리킵니다. 날씨에 노출된 저속 회전 위치의 경우, 접촉 씰이 평가할 패밀리입니다.

증거가 제공하지 않는 것은 피치, 요 또는 메인 샤프트 베어링에 실제로 사용되는 윤활 방법 또는 서비스 간격입니다. 따라서 그리스 대 오일 및 재윤활 간격은 가정이 아닌 요청할 공급업체 데이터로 취급하십시오.

유형만으로 견적이 수락되는 것을 막는 RFQ 전 검사

올바른 베어링 유형은 사양의 시작이지 끝이 아닙니다. 이러한 검사는 유형 지정이 남기는 격차를 메웁니다.

• ✓공차 등급을 명시적으로 기재하십시오 — JIS B 1514 등급은 정확도가 증가하는 순서로 0, 6X, 6, 5, 4, 2이며, 등급은 ISO 표준을 기반으로 합니다.
• ✓피치 및 요 레이스에 대한 경화 공정, 목표 표면 경도 및 케이스 깊이를 요구하고 베어링별 측정 결과를 포함하십시오.
• ✓RFQ에 수명 기준을 확정하십시오: 등가 동하중 방법, 볼 또는 롤러 지수, 신뢰성 목표 및 a1 계수.
• ✓씰 패밀리(비접촉 래버린스 또는 갭 대 접촉 고무)와 견뎌야 하는 속도 및 온도를 명시하십시오.
• ✓맞춤 케이지 피치 직경 또는 롤러 보충이 필요한지 문의하십시오. 고유 툴링은 적합성과 관계없이 높은 비용을 초래할 수 있습니다.
• ✓출처에 명시되지 않았으므로 공급업체에 해당 위치의 윤활 방법 및 재윤활 간격을 확인하도록 요청하십시오.

사양 노력이 가치 있는 이유

베어링 선택은 부품 수에 비례하지 않는 비용 위험을 수반합니다. 기어박스 고장의 60% 이상이 베어링에 기인합니다.

이러한 고장은 전기적 결함보다 빈도가 낮지만 수리 비용이 훨씬 더 많이 듭니다¹⁸. 이것이 고장 후가 아닌 주문 전에 경도, 수명 기준 및 밀봉에 사양 노력을 기울이는 이유입니다.

이 수치는 풍력 현장 신뢰성 통계가 아닌 기어박스 고장 기인율입니다. 따라서 노력을 정당화하는 데 사용하고 서비스 수명을 예측하는 데 사용하지 마십시오.

경도 증거가 일치하지 않는 부분과 요구해야 할 사항

아래 두 경도 입장은 서로 다른 공정과 응용을 설명하며, 출처는 풍력 듀티에 대해 이를 조화시키지 않습니다. 열처리 조항을 작성할 때 둘 다 가시적으로 유지하십시오.

견적을 요청하기 전에

• 근거 자료가 이 점을 명시하지 않으므로 공급업체에 확인하십시오: 피치 또는 요 전용 내부 기하학(4점 접촉, 3열 롤러)과 궤도면·조립 설계에 대한 출처는 없습니다.
• 근거 자료가 이 점을 명시하지 않으므로 공급업체에 확인하십시오: 주축 베어링 배치와 풍력 주축 베어링의 실제 동정·정정 하중 용량에 대한 출처는 없습니다.
• 단위, 시험 조건, 구성 전제를 포함한 완전한 명세서를 요청하십시오.
• 근거 자료가 이 점을 명시하지 않으므로 공급업체에 확인하십시오: 풍력 베어링의 밀봉 또는 윤활 방식, 그리스 대 오일 선택, 자동 급유기, 유지보수 주기에 대한 출처는 없습니다.
• 근거 자료가 이 점을 명시하지 않으므로 공급업체에 확인하십시오: DNV GL 또는 IEC 61400 인증 요건, 그리고 풍력 특유의 설계 검증, 수명 시험, 하중 스펙트럼 요건에 대한 출처는 없습니다.
• 근거 자료가 이 점을 명시하지 않으므로 공급업체에 확인하십시오: 풍력 베어링의 공차 등급, 검사 방법, 추적성 요건, 생산 물량 능력에 대한 출처는 없습니다.
• 목적지에 대해 담당자까지 명시된 서비스 커버리지, 대응 기대치, 보증 조건을 확인하십시오.
• 근거 자료가 이 점을 명시하지 않으므로 공급업체에 확인하십시오: 유사 설비의 현장 L10 수명, 고장 모드 또는 MTBF 데이터에 대한 출처는 없습니다.