선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 적외선 열화상 카메라를 통하여 베어링의 고장 여부를 진단하고, 각종 결함 형태에 따른 열화상 데이터베이스를 구축하였다.
가설 설정
- 외륜 손상을 가정하기 위해 베어링의 외륜을 0.99 μm 1.03 와 μm의 거칠기로 마모시켰다.
제안 방법
- 그리고 동적 하중을 가정하기 위해 5kg의 원형 추를 제작하고, 이를 구동축에 장착하여 실험을 수행하였다.
- 또한, 가속도계 진동분석에 의한 검출방식과 달리 본 논문은 온도검출에 따른 고장검출기법을 통한 실시간 고장검출에 대한 적외선 기술의 적용에 따른 데이터 획득을 고려하였다.
- 03 와 μm의 거칠기로 마모시켰다. Mitutoyo 외륜의 거칠기 값은 사의 SJ-301 표면 조도 측정기를 통해 측정하였다. 그리고 동적 하중을 가정하기 위해 5kg의 원형 추를 제작하고, 이를 구동축에 장착하여 실험을 수행하였다.
- 또한, 가속도계 진동분석에 의한 검출방식과 달리 본 논문은 온도검출에 따른 고장검출기법을 통한 실시간 고장검출에 대한 적외선 기술의 적용에 따른 데이터 획득을 고려하였다. 그리고 고장 판별 시점에서 측정된 온도는 외부환경 (대기온도, 풍속 등) 조건에 영향을 받으므로 고장 판별의 조건을 측정 초기 온도로부터 온도 상승율과 비교한 연관성의 관점에서 정상부 온도에 대한 비정상부의 온도상승 관측을 통해 고장을 판별하였다. 그 이유는 초기온도의 실험적 조건이 외란에 따라 유동적이나, 상대적으로 이에 비해 정상부와 비정상부간 온도차이는 일정한 상호 유기성을 갖는 온도 프로파일러를 제공하기 때문이다.
- 따라서 FFT 계산 결과는 퍼져서 보이게 된다[9]. 그리고, 본 실험은 real wave analyzer와 가속도계를 통해 산출된 진동 주파수그래프를 비교하여 각 손상 조건에 따른 진동 특성을 분석한다. Fig.
- 열화상 카메라와 노트북 장비를 연결 하여 베어링의 구동 시, 실시간 온도 데이터 및 이미지 등을 전송받아 베어링의 고장 진단에 대한 연구를 진행하였다. 또한 적외선 열화상 기법과 더불어 열화상 데이터의 신뢰도 확보 및 결과 값의 비교, 분석을 위하여 기존 접촉식 진단법중 하나인 진동 주파수 진단법을 통한 실험을 수행하였다. 베어링의 진동 측정을 위해 하우징에 가속도계를 부착하고, 에스브이사의 진동 주파수 측정 장비인 real wave pocket analyzer를 이용하여 데이터를 확보하였다.
- 베어링의 다양한 손상 조건 하에서 온도 특성을 살펴보고, 표준화를 위한 기초 데이터를 확립 하기 위하여 정상, 윤활유 손실, 볼 손상, 외륜 손상, 동적 하중, 하중 하 외륜 손상 조건에 따른 실험을 진행하였다. 진동 주파수 진단법을 이용한 실험도 동일한 조건으로 수행하였다.
- 베어링의 여러 부분 중 본 실험에서는 발열이 가장 많이 일어나는 베어링의 볼과 내, 외륜의 접합부에 대한 데이터를 산출하였다[7,8]. 각 손상 조건에 대하여 1,000 rpm 3,000 과 rpm에서 데이터를 얻었으며, 하우징은 방사율이 일정한 방사 페인트로 표면을 도색하여 사용하였다.
- 또한 적외선 열화상 기법과 더불어 열화상 데이터의 신뢰도 확보 및 결과 값의 비교, 분석을 위하여 기존 접촉식 진단법중 하나인 진동 주파수 진단법을 통한 실험을 수행하였다. 베어링의 진동 측정을 위해 하우징에 가속도계를 부착하고, 에스브이사의 진동 주파수 측정 장비인 real wave pocket analyzer를 이용하여 데이터를 확보하였다. 진동 주파수 실험장치의 구성은 Fig.
- 윤활유 손실을 가정하기 위해 베어링을 분해하고 베어링 내의 그리스(grease)를 제거하였다. 볼 손상을 가정하기 위해 3 mm 직경의 코발트 드릴을 이용 하여 볼에 손상을 가했다. 외륜 손상을 가정하기 위해 베어링의 외륜을 0.
- 적외선 열화상 기술을 이용한 볼 베어링의 고장 진단을 위하여 적외선 열화상 장비를 사용하였으며, 실험에 사용된 열화상카메라의 모델은 FLIR(프랑스 Cedip사)의 SC 5000이다. 열화상 카메라와 노트북 장비를 연결 하여 베어링의 구동 시, 실시간 온도 데이터 및 이미지 등을 전송받아 베어링의 고장 진단에 대한 연구를 진행하였다. 또한 적외선 열화상 기법과 더불어 열화상 데이터의 신뢰도 확보 및 결과 값의 비교, 분석을 위하여 기존 접촉식 진단법중 하나인 진동 주파수 진단법을 통한 실험을 수행하였다.
- 또한, 베어링의 손상을 보이는 볼 손상, 외륜 손상, 하중 하 외륜 손상 조건의 실험 결과, 정상상태와 비교하였을 때 확실히 높은 발열을 보이고 있어 베어링의 손상 여부를 최고 온도점 측정을 통해서도 충분히 진단할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 종류의 손상유형과 정상의 베어링에 대해 열영상 실험 등 앞서 연구한 참고문헌[7,8]에 따라 본 논문에서 정량적으로 데이터를 획득하여 고장검출을 탐지하도록 한다. 특히, 표에서 보는 바와 같이 rpm이 클수록 더욱 확연한 온도 차이를 보여주었다.
- 각 손상 조건에 대하여 1,000 rpm 3,000 과 rpm에서 데이터를 얻었으며, 하우징은 방사율이 일정한 방사 페인트로 표면을 도색하여 사용하였다. 적외선 열화상 기법을 이용한 실험은 초당 20 프레임으로 약 40분간 실시하며, 베어링의 온도 상승이 더 이상 일어나지 않는 최고 온도점에 도달하였을 때의 영상을 비교하고 각 손상 조건에 따른 베어링의 온도 특성을 분석하여 그래프로 나타내었다.
대상 데이터
- 실험 시편으로는 산업현장 및 일반기계에서 가장 널리 사용하는 단열 깊은 홈 볼 베어링 중 B6204와 B6304를 선택하였다. Fig.
- 축 중간의 하우징에는 단순 지지를 위해 베어링 B6804를 장착하였고, 동력부는 800W 에 1 HP인 APM-SC08ADK 서보모터를 사용하였다. 적외선 열화상 기술을 이용한 볼 베어링의 고장 진단을 위하여 적외선 열화상 장비를 사용하였으며, 실험에 사용된 열화상카메라의 모델은 FLIR(프랑스 Cedip사)의 SC 5000이다. 열화상 카메라와 노트북 장비를 연결 하여 베어링의 구동 시, 실시간 온도 데이터 및 이미지 등을 전송받아 베어링의 고장 진단에 대한 연구를 진행하였다.
- 축 중간의 하우징에는 단순 지지를 위해 베어링 B6804를 장착하였고, 동력부는 800W 에 1 HP인 APM-SC08ADK 서보모터를 사용하였다.
성능/효과
- 7(a)과 Fig. 8(a)의 1000 rpm 저속에서보다 마찰력의 증가에 따른 것으로 이로부터, 더욱 극심한 온도 차이를 보여 최고 온도점 확인으로도 간단히 베어링의 상태를 진단할 수 있었다. 하지만 진동 주파수 실험 결과, 구분하기 어려울 정도의 미세한 총체적인(overall) 값의 차이를 보여 베어링의 정상상태와 손상상태의 판별이 어려웠다.
- 본 연구에서 적외선 카메라를 이용한 회전체 베어링의 고장진단은 실시간 영상 및 최고 온도점을 확인함으로써 충분히 유용함을 알 수 있었다. 또한, 기존의 진동 주파수 진단법은 저속에서는 유용했으나 고속에서 고장 판별이 어려운 단점을 보인 반면, 적외선 열화상 진단법은 고속에서 더욱 확연한 온도 차이를 보여 매우 유리함을 확인하였다. 앞으로 더욱 다양한 조건들의 시편을 통한 적외선 열화상 실험을 수행하여 보다 더 정량적이고, 정성적인 데이터가 확보된다면 기존의 고장진단법과 같이 전문가만이 측정할 수 있는 판별법이 아닌 비전문가도 회전체에 대한 표준 데이터를 바탕으로 정확한 상태감시 및 고장 진단이 가능한 유용한 판별법이 될 것으로 사료된다.
- 또한, 베어링의 손상을 보이는 볼 손상, 외륜 손상, 하중 하 외륜 손상 조건의 실험 결과, 정상상태와 비교하였을 때 확실히 높은 발열을 보이고 있어 베어링의 손상 여부를 최고 온도점 측정을 통해서도 충분히 진단할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
- 본 연구에서 적외선 카메라를 이용한 회전체 베어링의 고장진단은 실시간 영상 및 최고 온도점을 확인함으로써 충분히 유용함을 알 수 있었다. 또한, 기존의 진동 주파수 진단법은 저속에서는 유용했으나 고속에서 고장 판별이 어려운 단점을 보인 반면, 적외선 열화상 진단법은 고속에서 더욱 확연한 온도 차이를 보여 매우 유리함을 확인하였다.
- 표의 온도값을 살펴보면 정상 상태 베어링의 최고 온도보다 윤활유 손실, 볼 손상, 외륜 손상, 동적 하중, 하중 하 외륜 손상의 조건들의 경우 모두 높은 온도값을 보였다.
후속연구
- 또한, 기존의 진동 주파수 진단법은 저속에서는 유용했으나 고속에서 고장 판별이 어려운 단점을 보인 반면, 적외선 열화상 진단법은 고속에서 더욱 확연한 온도 차이를 보여 매우 유리함을 확인하였다. 앞으로 더욱 다양한 조건들의 시편을 통한 적외선 열화상 실험을 수행하여 보다 더 정량적이고, 정성적인 데이터가 확보된다면 기존의 고장진단법과 같이 전문가만이 측정할 수 있는 판별법이 아닌 비전문가도 회전체에 대한 표준 데이터를 바탕으로 정확한 상태감시 및 고장 진단이 가능한 유용한 판별법이 될 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.