실험｜베어링 이상 감지 (주파수 특성)

진동센서에 얻은 데이터로 베어링 이상을 감지할 수 있을까?

펌프의 상부 베어링에 축방향으로 센서를 설치하는 것을 가정해서 실험 준비.

상부 베어링에 센서설치

 

측정된 복잡한 진동 파형만으로는 분석이 어려우므로 진동 값의 실효값을 FFT 변환해서 주파수 특성을 확인한다.

Labview 블록도

 

[실험과정] - 이상 베어링 재현

베어링의 내륜을 손상시켜서 플레이킹 상태를 재현한다. 사용한 베어링은 UC206.

 

[실험 결과] - 정상 베어링

[실험 결과] - 손상 베어링(내륜 손상 1곳)

[실험 결과] - 손상 베어링(내륜손상 2곳 180℃)

[실험결과] - 손상 베어링(내륜손상 다수)

 

[실험결과] - 종합

 

[결론]

베어링은 경화 강철을 재료로 만들어져 기기의 부품 중에서 가장 단단하다. 때문에 베어링의 고유 진동수는 다른 부품보다 높게 나타나며 실제로 베어링의 주파수 대역은 1kHz~20kHz. 이번 실험에서는 2.5kHz 부근이 베어링의 고유 진동수라고 생각되며 내륜의 손상이 커질수록 2.5khz의 피크값도 강해지는 것을 알 수 있었다.

 

정상상태의 베어링의 경우 1khz 이하의 주파수 총합이 나머지 대역의 주파수 총합보다 높게 나오지만, 손상의 정도가 진행됨에 따라 1khz 이상 주파수 총합이 높게 나오는 경향을 확인했다.

 

손상에 따라 진폭 역시 강해지며 피크값도 강해진다. 피크값은 초기 1040hz에서 점차 고주파수 대역으로 이동하는 것을 확인했다. 손상이 상당히 진행되었을 경우 860hz의 2차, 3차의 고조파가 발생했다. 

 

[참고]

https://meisei-er.co.jp/inspection/bearing/