베어링 전식 방지 기술 (115, NTN 논문 1편)

수지 피막 절연 베어링 개발 (NTN 논문)

 

 

전식 현상 사진

 

 

 

 

1. 개발 배경

 

철도차량의 주전동기용으로는 전식 방지를 위해 외륜 외경면에 세라믹을 코팅하거나,  유리섬유 배합
폴리페닐렌설파이드수지(PPS)를 사출성형함으로써 절연 피복한 베어링이 사용.

세라믹이 주로 신칸센용 차량에 이용되는 것에 비해, PPS 수지 피막 절연 베어링은 저비용이기 때문에 기존 철도 차량에 사용되고 있다.

 

PPS수지 피막 절연 베어링의 결점은 PPS의 열전도율이 작기 때문에 단열로 베어링 온도가 높아지기 쉬움
일, 또 고온하에서 크리프 변형하여 끼움 치수가 시간과 함께 변화하는 것이다.

 

 

베어링의 장수명화, 수명 연장에 대응하기 위해서는 위와 같은 단점을 해결할 필요가 있다.
수지층의 재료 변경 및 얇은 층에 의해 수지 피막 절연 베어링의 개량을 실시.

 

NTN 이번 논문에서는 개량 베어링의 컨셉, 개량 수지의 기본 특성 및 개량 베어링의 성능에 대해 소개

 

2. 개발 베어링 컨셉

수지층을 통과하는 열량은 식(1)에 의해 구할 을 할 수 있다. 

 

여기서 베어링으로부터의 방열량 Q를 크게 한다.
수지층의 열전도율 k를 크게 하거나 혹은 나무 지층의 두께 L을 작게 하면 된다.

 

수지 층을 통과하는 열량

 

그러나 열전도율을 향상시키기 위해 양열전도체인 질화알루미늄 등의 세라믹 가루를 다량 배합하면 ,
기계적 강도가 현저히 떨어진다는 결론 알 수 있고, 그래서 온도 대책으로는 수지층을 앏게 하는 방법을 채택.

 

그러나 현행 PPS는 90℃ 부근으로 유리 전이점을 가지므로 그림 2에 나타낸 바와 같이 약 80℃에서 물성 (굽힘 탄성률)이 저하된다.

 

주전동기용 베어링의 온도는 100℃를 넘는 경우가 있으며, 얇을 때의 신뢰성을 확보하기 위해서는 고온 강도를 향상시켜는 것이 적절하다.

 

또 시간에 따른 변형의 원인은 PPS의 유리 전이에 의한 강도 저하라고 생각되며, 고온 강도향상은 CLIP 변형저감에도 효과를 기대할 수 있다.