다공성 소결 베아링 시험기의 설계와 이의 실험적 조사

Abstract

다공성 베아링은 self-lubrication 이라는 큰 특성 때문에 일반적으로 널리 많이 쓰이고 있으나 이에 대한 실험적 연구는 아직 드물다. 고로 이 다공성 베아링의 성능을 유효적절히 나타낼수 있는 시험기가 필요하며 이것은 아직 제품화 된 것이 없고 각자 필요에 따라 만들어 쓰고있다. 다공성 베아링의 이론을 조사한 결과 부하능력한계의 기준이 되는 1. 최소 유막두께 2. 마찰계수 3. 운전온도 등을 측정하여 다공성 베아링의 성능을 알 수 있으므로, 이들을 시험기 설계에 있어서 문제의 정의로 삼았다. 최소유막 두께는 Oscilloscope 를 이용하여 다공성 베아링과 축사이의 전기저항으로 측정하였고, 마찰계수는 4절 - Lever 를 이용하여 다공성 베아링의 마찰력이 strain - gauge 에 나타나도록 했다 또한 운전온도는 열전대 (thermocouple)를 사용하여 기록계에 기록했다. 이상과 같이 설계한 시험기를 제작하여 실험에 들어갔는데 실험 내용은 1. 하중을 일정하게 하고 회전수를 변화시킴. 2. 회전수를 일정하게 하고 하중을 변화시킴. 3. 윤활유의 열 팽창에 대한 영향등이다. 실험결과 윤활상태를 살펴보면 항상 축과 다공성 베아링이 접촉했다가 유막에 의해 떨어졌다 함을 볼 수 있다. 마찰계수는 clearence 및 기공 속에 있는 기름의 과다에 따라 달라지고 회전수 변화에 대해 거의 일정하게 나타났다. 다공성 베아링이 부하능력한계에 도달했을때, 마찰계수, 최소유막 두께의 전기저항, 온도기록계 등이 동시에 이를 나타내어 서로 상호보증이 되었다. 다음 열 팽창 기름의 양은 $40\,^\circ\!C$에서 clearence 체적의 25 \%를, $60\,^\circ\!C$에서 약 50 \%를 차지했다. 이 정도라면 이 양이 윤활에 미치는 영향이 무시못할 정도라고 생각한다. 다공성 베아링의 수명은 베아링의 운전온도가 중요한 인자가 되는데, 이는 대략 P.V치로 나타나고, 이 P.V치는 다공성 베아링의 온도상승에 대한 CAPACITY 로 많이 사용되고 있다. P.V치와 다공성베아링의 온도사이를 조사해 본 결과 얼마간의 편차는 있었지만 대략 선형적관계를 나타냈다. 이상 실험을 기초로 다공성베아링의 수명에 대해 더욱 연구가 필요하며 베아링의 윤활과 시험기의 설계, 제작에 많은 공부 및 경험을 얻었다. 이로써 앞으로의 연구에 많은 도움이 되리라 생각한다.