[기계안전기술사] 문제풀이 2022년 127-3-4 기어손상 종류 및 손상방지 대책

문제
4. 기어 및 감속기 사용 시 발생하는 기어손상의 종류와 손상방지대책에 대하여 설명하시오.

정답
1. 개요
기어 손상방지 주요 요건
(1) 과부하나 피로에 의한 손상을 방지할 수 있는 강도를 유지하여야 한다.
  이를 위하여 용도에 따라  “하중계수(Service factor)”를 설계에 반영 한다.

(2) 피팅(Pitting), 박리, 마멸 등을 방지할 수 있는 면압강도를 유지하여야 한다.

(3) 과열 등에 의한 손상 및 열에 의한 직ㆍ간접적인 영향을 방지하기 위하여  적절한 열방산 또는 냉각 등을 유지하여야 한다.

2. 손상의 종류와 손상방지
2.1 마멸(Wear)
(1) 마찰면이 닳아 없어지는 현상으로 연마마멸, 긁기마멸, 과부하마멸 및 부식 마멸등이 있다.
(2) 연마마멸은 윤활유에 섞여 있거나 치면에 박혀있는 미세한 입자에 의해 기어표면에 흠집이 나는 현상이며, 긁기마멸은 연마마멸과 유사하나 비교적 큰 입자에 의해 기어 표면에 흠집이 나는 현상이며, 과부하마멸은 저속으로 과하중을 받았을 때 금속이 점차 얇은 층상 또는 판상으로 벗겨지는 현상이고, 부식마멸은 윤활유에 습기, 물, 산, 알칼리 등이 혼입되어 피치선에 평행하게 부식이 발생되어 움푹 패이는 현상이다
(3) 마멸을 방지하기 위해서는 감속기 내부를 세정하고 필터 및 윤활유 등을 교체한다.

.2.2 소성항복(Plastic deformation)
(1) 소성항복은 과하중으로 생기는 치면의 영구변형으로 이 끝 또는 이의 표면이 거칠게 변하는 현상으로 압연항복, 피이닝(Peening), 파상항복 등이 있다.
(2) 압연항복은 균일한 접촉하중과 미끄럼에 의해 발생되고, 피이닝은 국부적인
충격 또는 불규칙한 접촉하중에 의해 발생되며, 파상항복은 큰 미끄럼 하중에 의해 발생되며 치면 전역에 비늘모양의 무늬가 생긴다.
(3) 소성항복을 방지하기 위해서는 기어에 걸리는 부하나 충격을 줄여 주어야 되므로 근본적인 검토가 필요하다.

2.3 스코오링(Scoring)
(1) 스코오링은 높은 압력, 과도한 미끄럼, 온도 상승 등으로 인하여 유막이 파
괴되어 금속면끼리 접촉되어 기어 표면에 찢어진 듯한 긁힌 자국이 나타나
는 현상이다.
(2) 가벼운 스코오링은 미끄럼 방향으로 약간 찢어진 듯한 긁힌 자국이 나타나
는 형상이며, 심한 스코오링은 긁힌 자국이 깊게 나타나는 현상이다.
(3) 용착을 방지하기 위해서는 높은 면압에도 견딜 수 있는 윤활유를 사용한다.

2.4 표면피로(Surface fatigue)
(1) 표면피로는 치면에 국부적인 높은 압축응력이 가해져 움푹 패이는 현상으로 피팅 등이 있다.
(2) 초기 피팅은 사용 초기에 피치선을 따라 작은 구멍이 발생되는 현상으로
국부적으로 돌출된 부분이 점차 없어지면서 진행이 멈추게 된다. 심한 피팅
은 진행이 멈추지 않고 계속되어 치면의 중앙 부분에 상당히 큰 구멍들이
생기며 급속한 파괴를 일으키기도 한다. 피로가 더욱 심해지면 넓은 부분에
서 크고 작은 박리현상이 나타난다.
(3) 표면피로를 방지하기 위해서는 치면에 국부적으로 높은 압축응력이 발생되
지 않도록 하여야 됨으로 과부하를 피하고 적정 윤활 등의 조치가 수반되어야 한다.

4.2.5 버어닝(Burning)
(1) 버어닝은 과하중, 과속도, 백래시 부적합 및 윤활불량 등이 원인이 되어 마
찰열 등에 의하여 기어 표면이 변색되고 경도가 저하되는 현상이다. 점도가
높은 윤활유를 사용하는 경우에도 발생한다.
(2) 버어닝을 방지하기 위해서는 윤활유의 적정 점도가 유지되고 윤활이 원활
하여야 한다.

4.2.6 간섭(Interference)
(1) 간섭은 국부적으로 매우 높은 하중이 기어에 가해지는 현상이다.
(2) 부적정한 설계 및 제작, 조립시 기어 중심거리 부족, 이 끝의 여유가 충분
하지 않은 경우 등에 발생된다.
(3) 간섭을 방지하기 위해서는 설계․제작․조립 시 기어의 적정 중심거리 유
지 및 이 끝과 이의 뿌리 사이의 적정 간격을 유지하여야 한다.

4.2.7 절손(Breakage of tooth)
(1) 절손은 기어의 이가 부러지는 현상으로 과부하에 의한 절손과 피로에 의한
절손 등이 있다.
(2) 과부하에 의한 절손은 기어 사이에 이물질이 끼어 움직이지 않게 되는 등
뜻하지 않은 충격하중으로 파손되며, 파단면이 주철과 비슷한 결정상을 나

M-148-2012 기어 및 감속기의 유지보수에 관한 기술지침.pdf

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