볼 밀 트러니언 베어링: 백색 금속(Babbitt)과 롤링 요소, 유체역학적 윤활 및 고장 모드 가이드

시멘트 또는 광물 처리 공장의 볼 밀 또는 SAG 밀은 분쇄 매체와 광석을 완전히 충전할 때 무게가 1,000~5,000톤에 달할 수 있습니다. 이 전체 회전 질량은 두 지점, 즉 밀의 공급 끝과 배출 끝의 트러니언 베어링에서 지지됩니다. 대형 SAG 공장에서 각 트러니언 베어링은 800~1,800mm의 샤프트 저널 직경에서 3,000~8,000kN의 정적 반경 방향 하중을 전달할 수 있습니다. 이 하중을 지지하는 베어링은 카탈로그에 있는 표준 롤링 요소 베어링이 아닙니다. 이는 일반적으로 두께가 50~150미크론에 불과한 얇은 가압 오일 필름에서 작동하는 정밀 엔지니어링 유체 역학 백색 금속(Babbitt) 베어링입니다. 이 유막이 손상되지 않으면 베어링은 거의 마모 없이 무기한 작동됩니다. 필름이 파손될 때(시작 시, 오일 공급 실패 또는 과부하 시) 금속 간 접촉이 밀리초 내에 발생하고 부드러운 Babbitt 라이닝이 샤프트 저널을 보호하기 위해 희생됩니다. 대형 SAG 공장에서 트러니언 베어링 하나가 고장나면 생산 손실, 샤프트 수리, 베어링 재금속 비용으로 200만~500만 달러의 손실이 발생할 수 있습니다.

이 가이드는 볼 밀 및 연삭 밀 트러니언 베어링을 선택, 지정 및 유지 관리하기 위한 완전한 엔지니어링 프레임워크를 제공합니다. 이는 백금속(Babbitt)과 롤링 요소 베어링 간의 기본 선택, 유체 역학 윤활 이론 및 Sommerfeld 수, 강제 윤활 시스템 설계, 베어링 클리어런스 사양 및 잘못된 사양이나 윤활 시스템 결함으로 인해 발생하는 고장 모드를 다루고 있습니다.

1부: 트러니언 베어링 유형 - 백색 금속과 롤링 요소

1.1 근본적인 선택

연삭 밀 트러니언 지지에는 두 가지 베어링 기술이 사용됩니다.

백색 금속(Babbitt) 유체 역학 베어링 - 대형 공장(쉘 ​​직경 > 3.0m)을 위한 주요 기술입니다. 트러니언 저널은 Babbitt 금속으로 늘어선 정밀 보링 베어링 쉘 내부에서 회전합니다. 가압된 오일막은 정상적인 작동 조건에서 저널을 Babbitt 표면에서 분리합니다.

롤링 요소 베어링(구면 롤러 베어링) - 작은 밀(쉘 직경 < 3.0m) 및 롤링 요소 베어링 유지 관리의 단순성이 유체 역학 베어링의 최대 부하 용량보다 우선시되는 밀에 사용됩니다.

1.2 화이트메탈(Babbitt) 베어링 기술

백색 금속 베어링은 강철 또는 주철 지지 쉘에 결합된 Babbitt 합금 층을 사용합니다. 일반적으로 두께가 3~12mm인 Babbitt 층은 유막과 접촉하는 실제 베어링 표면을 형성합니다.

Babbitt 합금 조성:

볼 밀 및 SAG 밀 트러니언 베어링의 경우 주석 베이스 Babbitt(2등급)가 표준 사양입니다. 이는 피로 강도, 내식성 및 내장성(샤프트 저널에 흠집을 내지 않고 작은 오염 입자를 흡수하는 능력)의 최상의 조합을 제공합니다.

베어링 재료로서 Babbitt의 주요 특성:

• 희생적인 마모: Babbitt는 샤프트 저널보다 부드럽습니다(일반적으로 경화 저널의 경우 20-30HB 대 200-300HB). 금속 간 접촉 시 Babbitt는 우선적으로 마모되어 훨씬 더 비싼 샤프트 저널이 손상되지 않도록 보호합니다.

• 삽입 가능성: 부드러운 Babbitt 매트릭스는 베어링에 들어가는 작고 단단한 입자(밀 스케일, 먼지, 마모 잔해)를 삽입하여 저널 표면에 흠집이 나는 것을 방지할 수 있습니다.

• 순응성: Babbitt는 베어링 보어와 저널 사이의 사소한 정렬 불량에 맞춰 하중이 가해지면 약간 변형될 수 있어 견고한 베어링 재료보다 하중을 더 균등하게 분산시킵니다.

• 피로 한계: Babbitt의 주요 한계는 피로 강도입니다. 반복적인 하중이 가해지면 Babbitt 층이 지지대에서 갈라지거나 박리될 수 있습니다. 주석 기반 Babbitt의 허용 베어링 압력은 3.5~7.0MPa 입니다. 연속 작동 시 일반적으로

1.3 밀 트러니언용 롤링 요소 베어링

소규모 연삭 공장의 경우 구형 롤러 베어링이 트러니언 지지용 표준 롤링 요소 베어링입니다. 구형 롤러 베어링은 다음과 같은 이유로 선택됩니다.

• 자체 정렬 기능(최대 ±2.5° 오정렬)은 연삭기 설치 시 발생하는 샤프트 편향 및 기초 침하를 수용합니다.

• 보어 직경에 비해 높은 반경방향 하중 용량

• 결합된 방사형 및 축방향 하중을 전달하는 능력

대형 밀 트러니언에 대한 롤링 요소 베어링의 한계는 사용 가능한 보어 크기입니다. 표준 구형 롤러 베어링은 최대 약 1,250mm 보어 직경까지 사용할 수 있으며, 이는 트러니언 저널 직경이 약 1,100mm 미만인 밀에 적용이 제한됩니다. 대형 공장의 경우 유체역학적 백색 금속 베어링이 유일한 실용적인 옵션입니다.

1.4 선택 기준: 백색 금속 대 롤링 요소

2부: 유체역학적 윤활 이론 - 트러니언 베어링 설계의 기초

2.1 레이놀즈 방정식과 유막 형성

트러니언 베어링의 유체역학적 유막은 회전하는 저널의 쐐기 작용에 의해 생성됩니다. 저널이 회전함에 따라 저널 표면과 베어링 보어 사이의 수렴 간격으로 오일을 끌어옵니다. 이 수렴하는 오일 웨지에 형성되는 압력은 저널 부하를 지원합니다. 이것이 바로 유체역학적 윤활입니다.

유막의 압력 분포에 대한 지배 방정식은 레이놀즈 방정식입니다.

어디:

• P = 유막 압력(Pa)

• h = 국소 유막 두께(m)

• μ = 오일의 동적 점도(Pa·s)

• u = 저널 표면 속도(m/s)

• x = 원주 좌표

• z = 축 좌표

레이놀즈 방정식의 주요 통찰력은 유막 압력(따라서 하중 전달 용량)이 다음에 비례한다는 것입니다.

• 오일 점도  μ (점도 증가 → 필름 압력 증가 → 부하 용량 증가)

• 저널 표면 속도 u (더 높은 속도 → 쐐기 안으로 더 많은 오일이 끌림 → 더 높은 필름 압력)

• 필름 두께의 역수 h⊃3; (필름이 얇아짐 → 압력 구배가 높음 → 부하 용량이 높지만 필름 파손 위험도 높음)

2.2 좀머펠트 수 - 주요 설계 매개변수

좀머펠트 수(S)는 유체 역학 베어링의 작동 조건을 특성화하는 무차원 매개변수입니다. 이는 베어링 형상, 하중, 속도 및 오일 점도를 베어링의 윤활 방식을 예측하는 단일 숫자로 결합합니다.

어디:

• μ = 작동 온도에서 윤활유의 동점도(Pa·s)

• N = 저널 회전 ​​속도(rev/s)

• P = 베어링 단위 하중 =

(Pa), 여기서 W 는 베어링 하중(N), L 은 베어링 길이(m), D 는 저널 직경(m)입니다.

• R = 저널 반경(m) =D/2

• C = 저널과 베어링 보어 사이의 반경방향 틈새(m)

좀머펠트 수의 해석:

볼 밀 및 SAG 밀 트러니언 베어링의 경우 설계 목표는 S ≥ 0.30 입니다. 모든 정상 작동 조건에서 좀머펠트 수는 시동 시(낮은 N) 및 최대 부하 조건에서 가장 중요합니다.

2.3 최소 필름 두께 계산

유체역학적 베어링의 최소 유막 두께는 다음과 같습니다.

여기서 ε는 편심비(저널 중심 오프셋과 반경 방향 클리어런스의 비율)입니다. 전체 유체역학 체제에서 작동하는 잘 설계된 밀 트러니언 베어링의 경우:

반경 방향 틈새 인 베어링의 경우 : C = 0.5mm

최소 필름 두께는 저널과 베어링 보어의 결합된 표면 거칠기를 최소 3-5의 안전 계수만큼 초과해야 합니다.

여기서  Λ 는 필름 두께 비율(목표  Λ ≥3 )이고 Ra 는 표면 거칠기(일반적으로 

= 0.4–0.8μm,

= Babbitt의 경우 0.8–1.6μm).

을 위한

= 0.4μm 및

= 1.0μm:

이 최소값은 위에서 계산된 150μm 필름 두께로 쉽게 충족됩니다. 이는 베어링이 전체 유체역학적 영역에서 안전하게 작동하고 있음을 확인합니다.

2.4 베어링 클리어런스 사양

레이디얼 클리어런스

C 는 트러니언 베어링 설계에서 가장 중요한 치수 매개변수 중 하나입니다. 저널과 베어링 보어 사이의

• 너무 작음: 간격이 충분하지 않으면 베어링을 통한 오일 흐름이 제한되고 냉각이 감소하며 부하 시 열 발작 위험이 증가합니다.

• 너무 큼: 간격이 너무 크면 유막 압력이 감소하고(간격이 넓은 경우 웨지 동작이 덜 효과적임) 저널 편심이 증가하며 진동이 발생합니다.

밀 트러니언 베어링에 권장되는 반경방향 틈새:

저널 직경이 1,200mm인 경우:

간극은 작동 온도에서 측정해야 합니다. 저널의 열팽창(강철, 계수 12 × 10⁻⁶/°C)은 밀이 예열됨에 따라 유효 간극을 감소시킵니다. 주변 온도보다 60°C에서 작동하는 1,200mm 저널의 경우:

이러한 열팽창은 냉기 간극의 상당 부분을 소비합니다. 냉간 간극은 온간 간극이 권장 범위 내에 유지될 수 있도록 충분히 크게 설정되어야 합니다.

3부: 강제 윤활 시스템 설계

3.1 강제 윤활이 필수적인 이유

백색 금속 트러니언 베어링에는 단순한 오일 배스나 그리스 윤활이 아닌 강제 오일 순환 윤활 시스템이 필요합니다. 그 이유는 근본적입니다:

1. 열 제거: 유막의 점성 전단이 열을 발생시킵니다. 대형 SAG 밀 트러니언 베어링의 경우 열 발생률은 베어링당 20~80kW일 수 있습니다. 이 열은 순환 오일에 의해 제거되어야 합니다. 즉, 오일은 윤활제와 냉각제 역할을 합니다.

2. 지속적인 오일 공급: 유체역학적 필름은 지속적으로 유지되어야 합니다. 부하가 걸린 상태에서 몇 초라도 오일 공급이 중단되면 필름이 붕괴되고 금속 간 접촉이 시작됩니다.

3. 오일 여과: Babbitt 표면과 저널의 마모 손상을 방지하기 위해 오일 내 오염 물질(마모 입자, 밀 먼지, 물)을 지속적으로 제거해야 합니다.

3.2 강제 윤활 시스템 구성 요소

완전한 트러니언 베어링 윤활 시스템은 다음으로 구성됩니다.

오일 저장소(섬프):

• 용량: 대형 밀 트러니언 시스템의 경우 일반적으로 500~3,000리터

• 재질: 내부 코팅 또는 스테인레스 스틸 라이닝이 있는 용접 강철

• 특징: 오일 레벨 투시창, 온도 센서, 저수위 경보, 배수 밸브, 청소용 접근 맨홀

메인 오일 펌프:

• 유형: 기어 펌프(용적형) — 시스템 압력에 관계없이 일정한 흐름을 제공합니다.

• 의무: 밀이 작동할 때마다 연속 작동

• 대기: 메인 펌프 고장 시 자동 전환 기능을 갖춘 100% 의무 대기 펌프 - 대형 공장에 필수

고압(재킹) 펌프:

• 유형: 피스톤 펌프 - 낮은 유량에서 매우 높은 압력(10-25MPa)을 제공합니다.

• 기능: 베어링 보어의 포켓을 통해 저널 바로 아래에 고압 오일을 주입하여 시동 중에 저널을 Babbitt 표면에서 들어 올립니다. 이는 유체역학적 필름이 형성되기 전 중요한 시동 기간 동안 금속 간 접촉을 방지합니다.

• 작동: 밀링 시작 2~5분 전에 자동으로 활성화됩니다. 밀이 작동 속도에 도달하고 유체역학적 필름이 베어링 온도 안정화에 의해 확인되면 비활성화됩니다.

오일 쿨러:

• 유형: 쉘 앤 튜브 또는 판형 열교환기, 수냉식

• 임무: 오일 공급 온도를 40~50°C로 유지(베어링 입구)

• 제어: 온도 조절식으로 제어되는 바이패스 밸브는 주변 온도나 공장 부하에 관계없이 일정한 오일 공급 온도를 유지합니다.

오일 여과:

• 1차 필터: 25~50미크론 절대 여과 - Babbitt 표면에 흠집을 낼 수 있는 입자를 제거합니다.

• 2차(미세) 필터: 10미크론 절대값 - 고정밀 베어링용

• 자기 분리기: 오일에서 철 마모 입자를 제거합니다.

• 목표 청결도: ISO 4406 클래스 16/14/11 또는 밀 트러니언 베어링 이상

계측 및 인터록:

중요한 인터록: 오일 공급 압력이 트립 설정점 아래로 떨어지면 밀을 즉시 정지해야 합니다. 베어링은 최대 부하에서 오일 공급 없이 10~30초 이상 작동할 수 없습니다.

3.3 트러니언 베어링용 오일 선택

중요 참고 사항: 흰색 금속 트러니언 베어링에 극압(EP) 또는 마모 방지(AW) 첨가제가 포함된 오일을 사용하지 마십시오. EP/AW 첨가제의 황 및 인 화합물은 Babbitt 금속의 주석 및 납과 화학적으로 반응하여 베어링 표면에 부식 공격을 유발합니다. 이는 종종 기계적 마모로 잘못 진단되는 고장 모드입니다.

3.4 재킹(고압) 오일 시스템

재킹 오일 시스템은 시동 중 트러니언 베어링을 보호하는 가장 중요한 요소입니다. 휴식 상태에서 시작하는 동안:

• 저널은 Babbitt 표면에 놓여 있습니다(경계 윤활 - 금속 간 접촉).

• 밀은 0에서 작동 속도(대형 SAG 밀의 경우 일반적으로 0.2~0.5rpm)까지 가속해야 합니다.

• 저널이 충분한 속도에 도달할 때까지 유체 역학 필름은 자체적으로 확립될 수 없습니다.

오일을 재킹하지 않으면 시동 기간 동안 저널과 Babbitt 사이의 금속 대 금속 접촉이 30~120초 동안 발생하므로 시작할 때마다 측정 가능한 Babbitt 마모가 발생합니다. 수백 번의 시작이 지나면 이는 상당한 Babbitt 두께 손실과 궁극적인 베어링 고장으로 누적됩니다.

재킹 오일 시스템은 베어링 보어의 전용 포켓을 통해 저널 바로 아래에 10~25MPa의 오일을 주입합니다. 이는 회전이 시작되기 전에 Babbitt 표면에서 저널을 유압식으로 들어올려 시동 시퀀스 전반에 걸쳐 완전한 오일 필름을 유지합니다.

재킹 오일 시스템 사양:

4부: 베어링 간격, 정렬 및 설치

4.1 베어링 내경 측정 및 클리어런스 검증

저널과 베어링 보어 사이의 방사형 틈새는 설치 및 각 재금속 작업 시 측정하고 확인해야 합니다.

측정 방법 - 리드선 기술:

1. 샤프트 축과 평행하게 베어링 보어의 상단과 하단에 소프트 리드 와이어(예상 간격보다 약간 큰 직경)를 배치합니다.

2. 베어링 하우징을 조립하고 규정 토크로 조여줍니다.

3. 압축된 리드선의 두께를 분해하여 마이크로미터로 측정

4. 상단의 여유 공간 = 상단의 리드선 두께; 하단 여유 공간 = 하단 리드 와이어 두께

5. 직경 클리어런스 = 상단 클리어런스 + 하단 클리어런스

측정 방법 - 다이얼 게이지:

설치된 베어링의 경우 저널 리프트(저널이 베어링 보어 상단에 닿기 전에 수직으로 들어올릴 수 있는 거리)를 다이얼 게이지로 측정합니다. 이는 상단 틈새와 동일하며 전체 직경 틈새의 약 절반입니다.

4.2 샤프트 저널 표면 요구 사항

샤프트 저널 표면 품질은 유체역학적 베어링 성능에 매우 중요합니다.

너무 거친 저널 표면(Ra > 0.8μm)은 완전한 유체 역학적 윤활 하에서도 Babbitt 표면을 마모시킵니다. 저널 표면의 돌기는 주기적으로 유막을 관통하여 Babbitt와 접촉합니다.

4.3 베어링 정렬

연삭기의 두 트러니언 베어링 사이의 정렬 불량은 베어링 조기 파손의 주요 원인 중 하나입니다. 두 베어링 중심선은 다음 범위 내에서 동축이어야 합니다.

1,500mm 길이 베어링의 1,200mm 저널의 경우:

정렬 불량으로 인해 저널이 베어링 보어 내에서 비스듬히 움직이게 되어 베어링 한쪽 끝에 하중이 집중되고 Babbitt 표면 전체에 불균일한 압력 분포가 생성됩니다. 그 결과 하중이 가해진 끝부분의 마모가 가속화되고 결과적으로 Babbitt 피로 균열이 발생합니다.

5부: 트러니언 베어링 고장 모드 분석

5.1 Babbitt 피로(균열 및 박리)

외관: Babbitt 층의 균열은 일반적으로 베어링 축과 평행하거나 네트워크 패턴으로 진행됩니다. 고급 사례에서는 Babbitt 섹션이 지지 쉘에서 박리되어 오일 시스템에서 순환합니다(오일 분석 또는 필터 검사로 감지).

근본 원인:

• 허용 한계(> 7 MPa)를 초과하는 베어링 장치 압력: Babbitt 피로 한계를 초과하는 베어링에 과부하가 걸리면 Babbitt 층에 주기적 응력이 발생하여 균열이 발생합니다. 가장 일반적으로 밀 과부하(과도한 연삭 매체 충전) 또는 기초 침하로 인한 부하 재분배로 인해 발생합니다.

• Babbitt 결합 결함: Babbitt 층과 지지 쉘 사이의 결합 불량은 반복 하중 하에서 박리를 시작하는 계면에 응력 집중을 생성합니다. 재금속 작업 전 백킹 쉘의 표면 처리가 부적절하기 때문에 발생합니다.

• 열 피로: 반복적인 시동-정지 주기는 Babbitt 층에 열 응력을 생성합니다(Babbitt는 더 높은 열팽창 계수로 인해 강철 지지대보다 더 많이 팽창 및 수축합니다).

시정 조치:

• 분쇄기 충전 중량이 설계를 초과하지 않는지 확인하십시오. 분쇄 매체 수준 및 광석 밀도를 확인하십시오.

• 오일 분석 및 필터 검사를 수행하여 심각한 고장이 발생하기 전에 Babbitt 입자를 탐지합니다.

• 다음 가동 중단 시 육안 검사 및 염료 침투 테스트(PT)를 통해 Babbitt 표면을 검사합니다.

• 균열이 베어링 표면적의 10%를 초과하는 경우 다음 계획된 유지 관리 기간에 재금속 작업을 예약합니다.

5.2 저널 채점(삭제)

외관: 저널 표면의 세로 긁힘 또는 번짐 및 이에 따른 Babbitt 표면의 손상. 심한 경우에는 Babbitt가 번지고 저널을 따라 재배포됩니다.

근본 원인:

• 작동 중 오일 막 붕괴: 오일 공급 실패(펌프 고장, 파이프 막힘, 필터 바이패스), 오일 점도가 너무 낮음(오일 과열 또는 잘못된 등급) 또는 유체역학적 막 용량을 초과하는 베어링 부하로 인해 발생합니다.

• 잭킹 오일 없이 시동: 잭킹 오일 시스템이 활성화되지 않은 상태에서 시동 중 금속 간 접촉으로 인해 Babbitt 표면이 닦아집니다. 보호되지 않은 각 시작은 측정 가능한 Babbitt 두께를 제거합니다.

• 오염 물질 유입: 오일 필름 두께보다 큰 오일 내의 단단한 입자(밀스케일, 실리카)가 필름을 관통하여 저널과 배빗 표면에 상처를 입힙니다.

시정 조치:

• 매번 공장을 시작하기 전에 재킹 오일 시스템이 작동하고 활성화되었는지 확인하십시오. 이는 협상할 수 없습니다.

• 설계 사양과 비교하여 오일 공급 온도, 압력 및 유량을 확인하십시오.

• 오염이 의심되는 경우 오일 여과를 10미크론 절대 필터로 업그레이드하세요.

• 다음 가동 중단 시 저널 표면 검사 - 작은 점수(Ra < 1.6μm)를 현장에서 연마할 수 있습니다. 심한 스코어링에는 저널 제거 및 재연마 필요

5.3 Babbitt에 대한 부식 공격

외관: Babbitt 표면의 패임 및 에칭으로, 종종 어둡거나 변색된 외관을 갖습니다. 구멍은 특정 위치에 집중되지 않고 베어링 표면 전체에 분산됩니다(국지적인 피로 파열과 구별).

근본 원인:

• 오일의 EP/AW 첨가제: 극압의 황 및 인 화합물 또는 내마모 첨가제는 Babbitt의 주석 및 납과 반응하여 베어링 표면의 화학적 부식을 유발합니다. 이는 밀 트러니언 베어링의 부식 공격의 가장 일반적인 원인입니다. 이는 Babbitt와의 호환성을 확인하지 않고 오일 사양이 변경될 때 발생합니다.

• 물 오염: 냉각수 누출 또는 응결로 인한 오일 내 물은 Babbitt의 납 성분을 산화시켜 Babbitt 매트릭스보다 단단한 산화납을 형성하고 마모를 유발합니다.

• 산성 오일 분해: 심각하게 분해된 오일(높은 산가)은 Babbitt 표면을 화학적으로 공격합니다.

시정 조치:

• EP 또는 AW 첨가제가 포함되지 않은 순수 R&O(녹 및 산화 억제) 미네랄 오일로 즉시 변경

• 다시 채우기 전에 깨끗한 오일로 전체 윤활 시스템을 세척하십시오.

• 오일 쿨러에 냉각수 누출이 있는지 확인하십시오. - 쿨러에 대한 압력 테스트를 수행하십시오.

• 산가, 수분 함량, 금속 분광 분석을 포함한 정기적인 오일 분석(최소 분기별)을 수행합니다.

5.4 베어링 과열

외관: 베어링 금속 온도가 80°C(트립 설정점)를 초과합니다. 오일 공급 온도가 상승합니다. 심한 경우에는 Babbitt가 국부적으로 녹고(Babbitt 융점: 주석 베이스 ≒ 240°C, 납 베이스 ≒ 180°C) 용융된 금속이 베어링에서 배출됩니다.

근본 원인:

• 불충분한 오일 유량: 설계 속도 이하의 오일 유량은 윤활과 냉각을 모두 감소시킵니다. 펌프 마모, 필터 막힘 또는 부분적으로 닫힌 차단 밸브로 인해 발생합니다.

• 오일 쿨러 오염: 오일 쿨러의 냉각수 측에 스케일이 쌓이면 열 전달이 감소하여 오일 공급 온도가 상승합니다.

• 과도한 베어링 틈새: 과도한 틈새가 있는 마모된 베어링은 저널이 높은 편심률로 작동할 수 있게 하여 유막 두께를 줄이고 점성 열 발생을 증가시킵니다.

• 밀 과부하: 과도한 연삭 매체 또는 광석 충전은 베어링 부하를 설계 이상으로 증가시켜 유막의 열 발생을 증가시킵니다.

시정 조치:

• 설계 사양에 따라 오일 유량 확인 - 필터 청소 또는 교체, 펌프 출력 확인

• 오일 쿨러 청소(물 쪽) - 필요한 경우 스케일 제거

• 베어링 틈새 측정 — 틈새가 설계 값의 1.5배를 초과하는 경우 재금속 작업 일정을 정하세요.

• 밀 충전 중량이 설계 한계 내에 있는지 확인하십시오.

5.5 베어링 진동 및 불안정성(오일 소용돌이)

외관: 회전 주파수의 약 0.4–0.48배에서 하위 동기 진동. 진동 진폭은 속도에 따라 증가하고 더 높은 속도에서는 자립(오일 휩)될 수 있습니다.

근본 원인:

• 오일 소용돌이: 저널 중심이 회전 속도의 약 절반 속도로 베어링 중심 주위를 공전할 때 발생하는 유체역학적 불안정성입니다. 베어링의 부하 용량에 비해 베어링 부하가 부족하여 발생합니다. 저널은 부하로 인해 한쪽으로 밀리지 않고 베어링 중앙에 '떠 있습니다'.

• 과도한 베어링 간격: 과도한 간격으로 마모된 베어링은 오일 소용돌이 불안정에 더 취약합니다.

• 낮은 베어링 단위 압력: 가벼운 하중의 베어링(단위 압력 < 0.5 MPa)은 오일 소용돌이가 발생하기 쉽습니다.

시정 조치:

• 밀 트러니언 베어링의 경우 베어링 하중이 매우 높기 때문에 오일 소용돌이가 흔하지 않습니다. 이 경우 베어링에 실제로 하중이 가해졌는지 확인하십시오(베어링 하나의 하중을 줄일 수 있는 기초 침하를 확인하십시오).

• 예압 베어링 설계 또는 고유한 안정성을 제공하는 비원형 보어 프로파일(레몬 보어, 3엽 보어)이 있는 베어링을 고려하십시오.

• 과도한 경우 베어링 간극을 측정하고 수정합니다.

자주 묻는 질문

Q1: 볼밀 트러니언용 백메탈(Babbitt)과 롤링 요소 베어링의 차이점은 무엇입니까?

백색 금속(Babbitt) 유체역학 베어링은 저널을 베어링 표면에서 완전히 분리하는 가압 오일막에서 작동합니다. 완전 유체역학적 윤활 하에서는 금속 간 접촉이 없고 마모가 거의 없습니다. 이는 실제 크기 제한 없이 매우 큰 저널 직경(최대 2,000mm+)을 수용할 수 있기 때문에 대형 밀(직경 > 3.0m)의 표준입니다. 롤링 요소 베어링(구형 롤러 베어링)은 구름 접촉을 사용하고 유지 관리가 더 간단하지만 보어 직경이 약 1,100mm로 제한되고 충격 하중 허용 오차가 더 낮습니다. 광산 및 시멘트 분야의 대형 SAG 및 볼밀의 경우 백색 금속 유체 역학 베어링이 유일한 실용적인 선택입니다.

Q2: 밀 트러니언 베어링은 어떤 좀머펠트 수(Sommerfeld number)로 설계해야 합니까?

지속적인 작동을 위한 설계 목표는 S ≥ 0.30입니다. 이는 금속 간 접촉 없이 완전한 유체역학적 윤활을 보장합니다. S < 0.05에서는 유막이 파괴되고 경계 윤활(금속 접촉)이 시작됩니다. 이는 위험하며 정상 작동 중에 발생해서는 안 됩니다. 좀머펠트 수는 시동 시(저속 N) 및 최대 부하 시 가장 중요합니다. 재킹 오일 시스템은 좀머펠트 수가 유체역학적 임계값보다 낮을 때 시동 중에 베어링을 보호하도록 특별히 설계되었습니다.

Q3: 밀 트러니언 베어링 오일에 EP(극압) 첨가제를 피해야 하는 이유는 무엇입니까?

EP 및 AW(내마모) 첨가제에는 Babbitt 금속의 주석 및 납과 화학적으로 반응하여 베어링 표면에 부식성 구멍을 일으키는 황 및 인 화합물이 포함되어 있습니다. 이러한 부식 공격은 종종 기계적 마모로 잘못 진단됩니다. 백색 금속 트러니언 베어링의 올바른 오일 사양은 EP 또는 AW 첨가제가 포함되지 않은 Sommerfeld 수 계산에 따라 순수 R&O(녹 및 산화 억제) 광유인 ISO VG 100-220입니다. 오일 브랜드나 등급을 변경하기 전에 항상 Babbitt와의 오일 호환성을 확인하십시오. 

Q4: 재킹 오일 시스템은 얼마나 자주 활성화되어야 합니까?

재킹 오일 시스템은 밀이 시작될 때마다 예외 없이 활성화되어야 합니다. 보호되지 않은 각 시동(재킹 오일 없이)은 시동 기간 동안 금속 간 접촉으로 인해 측정 가능한 Babbitt 마모를 유발합니다. 수백 번의 시작이 지나면 이는 상당한 Babbitt 두께 손실로 누적됩니다. 재킹 오일 시스템은 밀 시작 명령 2~5분 전에 활성화되어야 하며 밀이 작동 속도의 50~70%에 도달하면 자동으로 비활성화되어야 합니다. 매번 시작하기 전에 재킹 오일 압력이 사양(10-25 MPa) 내에 있는지 확인하십시오.

Q5: 볼밀 트러니언 베어링의 올바른 반경 방향 클리어런스는 얼마입니까?

권장되는 방사형 클리어런스는 0.001 ~ 0.0015 × 저널 직경입니다. 1,200mm 저널의 경우 1.2~1.8mm의 반경 방향 여유 공간이 제공됩니다. 저널의 열 팽창을 설명하기 위해 저온 클리어런스 목표보다 더 크게 설정해야 합니다. 주변 온도보다 60°C 높은 1,200mm 강철 저널의 경우 열 팽창으로 클리어런스가 약 0.86mm 감소합니다. 설치 시 및 각 재금속 작업 후에 리드선 기술을 사용하여 간격을 측정합니다. 측정된 간격이 설계 값의 1.5배를 초과하는 경우 재금속 작업을 예약하십시오.

Q6: 치명적인 고장이 발생하기 전에 Babbitt 피로를 어떻게 감지합니까?

가장 효과적인 조기 경고 방법은 다음과 같습니다. (1) 오일 분석 - 분광 분석을 통해 눈에 띄는 손상이 발생하기 전에 Babbitt 마모로 인한 오일의 주석 및 납 입자를 감지합니다. 분기별 석유 분석 최소 일정; (2) 필터 검사 - 필터를 교체할 때마다 오일 필터 요소에 금속 입자가 있는지 검사합니다. Babbitt 입자는 부드럽고 은빛입니다. (3) 진동 모니터링 - 베어링 하우징의 가속도계는 Babbitt 표면 상태가 악화됨에 따라 진동 신호의 변화를 감지합니다. (4) 베어링 온도 추세 - 몇 주에 걸쳐 베어링 금속 온도가 점진적으로 상승하는 것은 Babbitt 표면 저하로 인한 마찰이 증가함을 나타냅니다.

Yile Machinery: 맞춤형 트러니언 베어링 및 밀 부품

Yile Machinery는 시멘트, 채광 및 광물 처리 응용 분야에서 볼 밀, SAG 밀, 로드 밀 및 회전 가마를 위한 맞춤형 트러니언 베어링 부품, 베어링 쉘 및 관련 밀 하드웨어를 공급합니다.

당사의 트러니언 베어링 공급 능력:

• Babbitt 라이닝 베어링 쉘: 주석 기반 Babbitt(1등급 및 2등급) 및 납 기반 Babbitt; 쉘 직경은 400mm에서 2,000mm까지; 재금속 작업 후 ±0.01mm까지 정밀 보링

• 베어링 백킹 쉘: 주철 또는 가공된 강철; 정밀 가공된 보어 및 OD; 사양에 맞게 가공된 잭킹 오일 포켓

• 트러니언 저널(샤프트 끝): 단조 42CrMo4 합금강; Ra ≤ 0.4 μm로 접지; 200~300HB로 강화

• 베어링 하우징: 주조 또는 가공된 강철; 정밀 지루함; 오일 입구/출구 연결; 온도 센서 포트

• 재금속 서비스: 마모되거나 손상된 베어링 쉘에 대한 완전한 Babbitt 제거, 표면 준비 및 재라이닝 서비스

• 엔지니어링 문서: 좀머펠트(Sommerfeld) 수 계산; 최소 필름 두께 검증; 베어링 클리어런스 사양; 오일 시스템 설계 검토

관련 제품 및 기술 리소스:

• 광업 및 시멘트 산업 솔루션 - 볼 밀, SAG 밀 및 로터리 가마를 위한 완벽한 구성품 공급

• 회전식 가마 타이어 및 지지 롤러 가이드 — 가마 지지 시스템을 위한 Hertz 접촉 응력 및 정렬 방법

• 압연기 롤: 작업 롤 및 백업 롤 가이드 - 압연기 응용 분야의 롤 넥 베어링 선택 및 접촉 응력

• 산업용 헬리컬 및 베벨-헬리컬 기어박스 선택 가이드 - 밀 드라이브 기어박스 선택 및 서비스 팩터 방법론

• 컨베이어 풀리 선택 가이드 - 컨베이어 풀리의 샤프트 설계 및 베어링 사양

• 맞춤형 단조품 - 샤프트, 기어 블랭크 및 링 단조품 - 단조 트러니언 저널 및 베어링 부품

• 분쇄기용 단조 및 주강 샤프트 - 단조 공정 및 재료 선택 참조

• 철강 및 금속 가공 솔루션 - 철강 공장 연삭 장비용 밀링 부품

견적을 받으려면 다음을 제공하십시오.

• ✅ 밀 종류(볼밀/SAG밀/로드밀) 및 밀 직경 × 길이

• ✅ 트러니언 저널 직경 및 길이(mm)

• ✅ 트러니언당 베어링 하중(kN) 또는 총 밀 중량

• ✅ 밀 작동 속도(rpm)

• ✅ 기존 베어링 쉘 치수(OD, ID, 길이) 또는 도면

• ✅ Babbitt 등급 필수 (주석계 1등급 / 2등급 / 납계)

• ✅ 필요한 베어링 간극(또는 OEM 사양)

• ✅ 수량 및 배송 소요일

• ✅ 역엔지니어링에 사용 가능한 마모되거나 손상된 베어링 쉘

이메일: jasmine@yileindustry.com

RFQ 제출: www.yilemachinery.com/contactus.html

모든 트러니언 베어링 주문과 함께 좀머펠트 수 계산 및 오일 시스템 설계 검토가 제공됩니다. 재금속 처리 소요 시간: 표준 크기의 경우 2~4주.

관련 기술 리소스

• 로터리 킬른 타이어 및 서포트 롤러: 접촉 응력, 타이어 마이그레이션 및 정렬 가이드

• 컨베이어 아이들러 롤러 선택: CEMA 시리즈, 정격 하중 및 베어링 수명 가이드

• 컨베이어 풀리 선택: 샤프트 설계, 벨트 장력 및 래깅 가이드

• 압연기 롤: 작업 롤 및 백업 롤 재료 선택 가이드

• 산업용 헬리컬 및 베벨-헬리컬 기어박스 선택 가이드

• 맞춤형 단조품 — 기어 블랭크, 링 단조품 및 샤프트

• 광업 및 시멘트 산업 솔루션