KR101789723B1 - Test equipment for monitoring tribological characteristics of Ball bearing - Google Patents

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Abstract

볼 베어링의 트라이볼로지 특성을 시험을 위한 시험 장치는, 구동 회전축과, 상기 구동 회전축의 반경 방향으로 연장되는 반경 방향 로드와, 상기 구동 회전축에 결합되는 링 부재 및 상기 반경 방향 로드의 단부에 결합되는 말단 부재를 포함하고, 상기 링 부재의 측면 및 상기 말단 부재의 단부면 중 어느 하나에는 볼 대용체가 형성되고, 다른 하나에는 상기 볼 대용체가 접촉하는 접촉면이 형성되며, 상기 반경 방향 로드가 상기 말단 부재를 상기 링 부재에 밀착시켜 하중을 가한 상태에서, 상기 구동 회전축이 회전하여 상기 링 부재를 회전시킴으로써, 상기 볼 베어링의 볼과 상기 볼에 접촉하는 면 사이의 회전 접촉 상태를 재현한다.A tester for testing tribological characteristics of a ball bearing includes a drive shaft, a radial rod extending in a radial direction of the drive shaft, a ring member coupled to the drive shaft, Wherein a ball substitute is formed on one of a side face of the ring member and an end face of the end member and a contact face on which the ball substitute is contacted is formed on the other of the end face and the end face of the ring member, The rotation of the driving rotation shaft causes the ring member to rotate so that the rotational contact state between the ball of the ball bearing and the surface that contacts the ball is reproduced.

Description

볼 베어링의 트라이볼로지 특성 시험 장치{Test equipment for monitoring tribological characteristics of Ball bearing}Technical Field [0001] The present invention relates to a tribological characteristic testing apparatus for a ball bearing,

본 발명은 볼 베어링의 트라이볼로지 특성 시험 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 볼 베어링의 구성요소 간에 접촉에 의해 발생할 수 있는 마찰, 마모, 윤활 등에 대한 특성을 모의로 시험할 수 있는 시험 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tribological characteristic testing apparatus for a ball bearing, and more particularly, to a tribological characteristic testing apparatus capable of simulating characteristics of friction, wear, lubrication, etc., .

베어링은 회전하고 있는 기계의 축을 일정한 위치에 고정시키고 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축의 회전을 보호하는 역할을 하는 기계 요소이다.The bearing is a mechanical element that holds the axis of the rotating machine at a fixed position and protects the rotation of the shaft while supporting the weight of the shaft and the load applied to the shaft.

이러한 산업용 베어링은 산업사회 전반에서 제조 및 생산라인에 관계하는 모든 장비나 설비를 구성하는 기계류들 중에서 중요한 부품을 이룬다.These industrial bearings form an important part of all machinery and equipment that relate to manufacturing and production lines throughout the industrial society.

구름 베어링의 일종인 볼 베어링은 모든 산업 분야에서 보편적으로 사용되는 베어링이다.Ball bearings, a type of rolling bearing, are universally used bearings in all industries.

도 1은 통상적인 볼 베어링의 구조를 도시한 것이다.Fig. 1 shows the structure of a conventional ball bearing.

도 1에 도시된 바와 같이, 볼 베어링(1)은 서로 소정의 간격을 유지하는 외륜(2)과 내륜(4)을 포함하며, 외륜(2)과 내륜(4) 사이에는 복수의 볼(3)이 케이지(5)에 의해 소정 간격으로 설치되어 있다.1, the ball bearing 1 includes an outer ring 2 and an inner ring 4 which are spaced apart from each other by a predetermined distance, and a plurality of balls 3 Are provided at predetermined intervals by the cage 5. [

볼 베어링(1)은 일반적으로 내륜(4)이 회전축(6)에 끼워져 회전하게 되고, 이 과정에서 내륜(4)과 볼(3) 사이, 외륜(2)과 볼(3) 사이, 케이지(5)와 볼(3) 사이에서 접촉에 의한 마찰/마모가 발생한다.The ball bearing 1 is generally rotated by the inner ring 4 being fitted in the rotary shaft 6 and between the inner ring 4 and the ball 3, between the outer ring 2 and the ball 3, Friction / wear due to contact between the balls 5 and the balls 3 occurs.

동적 안정성이 우수하고, 떨림 현상 및 진동 발생을 줄여주기 위해서는 베어링의 내구성과 안정성이 먼저 확보되어야 하며 이를 위해 베어링의 설계 과정에서 베어링의 내구성과 안정성의 평가가 이루어져야 한다.The durability and stability of the bearings must be secured in order to provide excellent dynamic stability and to reduce the occurrence of vibration and vibration. For this purpose, the durability and stability of the bearings should be evaluated in the designing process of the bearings.

베어링의 구성 요소 간의 접촉에 따른 마찰/마모는 베어링의 내구성과 안전성을 해치는 큰 원인이 된다.Friction / wear due to contact between the components of the bearing is a major cause of damage to the durability and safety of the bearing.

베어링의 내구성 평가에서 볼 베어링의 마찰, 마모, 윤활에 대한 특성 평가는 중요한 평가 요소 중 하나이며, 이러한 평가를 소위 "트라이볼로지(tribology) 특성 평가"라고 한다.In the durability evaluation of a bearing, the evaluation of the characteristics of the ball bearing for friction, wear and lubrication is one of the important evaluation factors, and this evaluation is called "tribology characteristic evaluation".

종래 기술에 따르면, 볼 베어링의 내구성 시험을 위한 시험 장치 및 방법이 고안되고 있으나, 이들 장치나 방법은 모두 볼 베어링을 직접 제작하여 실제 볼 베어링에 대해 시험을 하여야 하는 문제점이 있다.According to the prior art, test apparatuses and methods for testing durability of ball bearings have been devised. However, all of these apparatuses and methods have a problem in that ball bearings must be directly manufactured and tested for actual ball bearings.

따라서, 설계 파라미터에 따라 많은 수의 시험용 볼 베어링을 제작하여야 하므로, 시험에 많은 비용과 시간이 소모되고 있다.Therefore, a large number of test ball bearings must be manufactured in accordance with the design parameters, so that the test is costly and time consuming.

두 접촉 요소간 트라이볼로지 특성 평가를 위한 장치가 존재하지만, 해당 장치는 회전하는 디스크의 상면에 다른 재질의 물체를 접촉시키는 방식으로 구성되어 베어링의 구성 요소에 대한 트라이볼로지 특성 평가에는 적합하지 않다.Although there is an apparatus for evaluating the tribological properties between two contact elements, the apparatus is constructed in such a way that an object of different material is brought into contact with the upper surface of the rotating disk, so that it is suitable for evaluating the tribological properties of the components of the bearing not.

한국 특허공개 제10-2004-0033827호Korean Patent Publication No. 10-2004-0033827

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실제 볼 베어링을 사용하지 않고 설계 제작하고자 하는 볼 베어링의 볼과 볼에 접촉하는 면 사이의 회전 마찰 상태를 재현함으로써 볼 베어링의 트라이볼로지 특성을 미리 시험할 수 있도록 하는 시험 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the conventional art, and it is an object of the present invention to provide a tribological ball bearing of a ball bearing by reproducing a rotational friction state between a ball of a ball bearing, And to provide a test apparatus capable of testing characteristics in advance.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 볼 베어링의 트라이볼로지 특성을 시험을 위한 시험 장치로서, 구동 회전축과, 상기 구동 회전축의 반경 방향으로 연장되는 반경 방향 로드와, 상기 구동 회전축에 결합되는 링 부재 및 상기 반경 방향 로드의 단부에 결합되는 말단 부재를 포함하고, 상기 링 부재의 측면 및 상기 말단 부재의 단부면 중 어느 하나에는 볼 대용체가 형성되고, 다른 하나에는 상기 볼 대용체가 접촉하는 접촉면이 형성되며, 상기 반경 방향 로드가 상기 말단 부재를 상기 링 부재에 밀착시켜 하중을 가한 상태에서, 상기 구동 회전축이 회전하여 상기 링 부재를 회전시킴으로써, 상기 볼 베어링의 볼과 상기 볼에 접촉하는 면 사이의 회전 접촉 상태를 재현하는 것을 시험 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a testing apparatus for testing a tribological characteristic of a ball bearing, including: a driving rotating shaft; a radial rod extending in a radial direction of the driving rotating shaft; A ring member coupled to a rotating shaft and a distal member coupled to an end of the radial rod, wherein a ball substitute is formed on one of the side face of the ring member and the end face of the distal member, And the rotation shaft rotates to rotate the ring member in a state in which the radial rod is in contact with the ring member to apply a load so that the ball and the ball The contact surface between the contact surface and the contact surface is reproduced.

일 실시예에 따르면, 상기 링 부재와 상기 말단 부재는 각각 구동 회전축과 반경 방향 로드에 탈부착 가능하다.According to one embodiment, the ring member and the end member are attachable to and detachable from a drive rotation shaft and a radial rod, respectively.

일 실시예에 따르면, 상기 볼 대용체는 상기 링 부재의 측면을 따라 돌출 형성되는 반구형 단면을 가지는 고리 형태로 형성된다.According to one embodiment, the ball substitute is formed in a ring shape having a hemispherical cross section protruding along the side surface of the ring member.

일 실시예에 따르면, 복수의 볼 대용체가 상기 링 부재의 측면을 따라 이격되어 배치되고, 상기 볼 대용체는 반구형 표면을 가지고 상기 링 부재의 측면에서 돌출되는 돌기 형태로 형성된다.According to one embodiment, a plurality of ball substitutes are disposed spaced apart along the side surface of the ring member, and the ball substitute is formed in the form of a projection having a hemispherical surface and protruding from the side surface of the ring member.

일 실시예에 따르면, 상기 볼 대용체는 상기 볼 베어링의 볼과 동일한 재질로 형성되고, 상기 접촉면은 상기 볼 베어링의 케이지와 동일한 재질로 형성된다.According to one embodiment, the ball substitute is formed of the same material as the ball of the ball bearing, and the contact surface is formed of the same material as the cage of the ball bearing.

일 실시예에 따르면, 상기 볼 대용체는 상기 볼 베어링의 볼과 동일한 재질로 형성되고, 상기 접촉면은 상기 볼 베어링의 외륜 또는 내륜과 동일한 재질로 형성된다.According to one embodiment, the ball substitute is formed of the same material as the ball of the ball bearing, and the contact surface is formed of the same material as the outer ring or the inner ring of the ball bearing.

일 실시예에 따르면, 상기 말단 부재는, 구형인 볼 대용체를 자유롭게 회전 가능하게 지지하는 지지 부재를 포함하고, 상기 지지 부재는 상기 볼 베어링의 케이지와 동일한 재질로 형성된다.According to one embodiment, the end member includes a support member for freely rotatably supporting a spherical ball substitute, and the support member is formed of the same material as the cage of the ball bearing.

일 실시예에 따르면, 상기 볼 대용체가 삽입되는 상기 지지 부재의 내측면에는 상기 볼 베어링의 외륜 또는 내륜과 동일한 재질의 패널이 형성된다.According to one embodiment, a panel having the same material as the outer ring or the inner ring of the ball bearing is formed on the inner surface of the support member into which the ball substitute is inserted.

도 1은 통상적인 볼 베어링을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 베어링의 트라이볼로지 특성 시험 장치(10)를 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 시험 장치를 위에서 바라본 도면이다.
도 4는 볼 베어링의 회전 접촉 상태를 재현하기 위한 일 실시예에 따른 시험 부재를 도시한 것이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 시험 부재를 도시한 것이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 시험 부재를 도시한 것이다.Figure 1 shows a typical ball bearing.
2 shows an apparatus 10 for testing the tribological properties of a ball bearing according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a top view of the test apparatus of Figure 2;
4 shows a test member according to an embodiment for reproducing a rotating contact state of a ball bearing.
5 shows a test member according to another embodiment.
Figure 6 shows a test member according to yet another embodiment.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 제한되지 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that the technical idea of the present invention and its essential structure and action are not limited by this embodiment.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 베어링의 트라이볼로지 특성 시험 장치(10)를 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 시험 장치(10)를 위에서 바라본 도면이다.FIG. 2 shows an apparatus 10 for testing the tribological properties of a ball bearing according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a top view of the apparatus 10 of FIG.

시험 장치(10)는, 실제 볼 베어링을 대신하여 볼 베어링의 구성 요소(볼과 그에 접촉하는 면) 사이의 회전 접촉 상태를 재현하기 위한 시험 부재(500, 600)가 장치되는 테스트부(100)와, 시험 부재(500)에 연결되는 구동 회전축(110)을 회전시키는 구동력을 제공하는 구동부(300) 및 상기 구동부(300)와 구동 회전축(110)을 연결하는 연결부(200)를 포함한다. The test apparatus 10 is provided with a test section 100 in which test members 500 and 600 for reproducing the rotational contact state between the components of the ball bearing (a surface contacting the ball and the ball) A driving unit 300 for providing driving force for rotating the driving rotational shaft 110 connected to the test member 500 and a connecting unit 200 for connecting the driving unit 300 and the driving rotational shaft 110.

테스트부(100)는 회전축(110)을 수직한 방향으로 고정지지하는 회전축 하우징(140)과, 회전축 하우징(140)에 결합되는 챔버(120)를 포함한다.The test part 100 includes a rotation axis housing 140 for fixing and supporting the rotation axis 110 in a vertical direction and a chamber 120 coupled to the rotation axis housing 140.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 챔버(120)는 회전축 하우징(140)의 위쪽으로 돌출되는 구동 회전축(110)의 일부를 내부 공간에 수용한다.2 and 3, the chamber 120 accommodates a part of the driving rotation shaft 110 protruding upward from the rotation shaft housing 140 in the inner space.

챔버(120) 내부에 위치하는 구동 회전축(110)에는 구동 회전축(110)의 주몸체부보다 소경인 연결축부(111)가 형성되고, 연결축부(111)에는 어깨부(113)가 형성된다.A connecting shaft portion 111 having a smaller diameter than the main body portion of the driving rotational shaft 110 is formed on the driving rotational shaft 110 located inside the chamber 120 and a shoulder portion 113 is formed on the connecting shaft portion 111.

한편, 본 실시예에 따르면, 볼 베어링에 가해지는 하중을 재현하기 위해, 반경 방향 하중 생성 장치(170)는 구비된다.On the other hand, according to the present embodiment, in order to reproduce the load applied to the ball bearing, a radial load generating device 170 is provided.

반경 방향 하중 생성 장치(170)는 구동 회전축(110)의 반경 방향으로 연장되는 반경 방향 로드(172)와, 상기 반경 방향 로드(172)를 구동 회전축(110)의 반경 방향으로 전후진 이동시키는 유압 실린더(171)를 포함한다.The radial load generating device 170 includes a radial rod 172 extending in the radial direction of the driving rotary shaft 110 and a hydraulic pressure generating unit 170 for generating a hydraulic pressure for causing the radial rod 172 to move back and forth in the radial direction of the driving rotary shaft 110. [ And includes a cylinder 171.

반경 방향 로드(172)는 챔버(120)의 외벽에 형성된 통공을 통해 챔버(120)를 관통한다. 반경 방향 로드(172)가 관통하는 챔버(120)의 통공에는 유연한 재질의 씰이 형성되어, 챔버(120) 내부를 밀봉하는 한편 반경 방향 로드(172)가 챔버(120)에 대해 구속되지 않도록 한다.The radial rod 172 penetrates the chamber 120 through a through hole formed in the outer wall of the chamber 120. A flexible material seal is formed in the aperture of the chamber 120 through which the radial rod 172 penetrates to seal the interior of the chamber 120 while preventing the radial rod 172 from being constrained to the chamber 120 .

본 발명의 일 실시예 따른 시험 부재는 구동 회전축(110)의 연결축부(111)에 결합되는 링 부재(500)와, 반경 방향 로드(172)의 단부에 결합되는 말단 부재(600)를 포함한다.The test member according to one embodiment of the present invention includes a ring member 500 coupled to the connecting shaft portion 111 of the driving rotary shaft 110 and a distal member 600 coupled to the end of the radial rod 172 .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 링 부재(500)와 말단 부재(600)를 도시한 것이다.4 illustrates a ring member 500 and a distal member 600 according to an embodiment of the present invention.

링 부재(500)는 원통형의 측면(501)과, 측면(501)을 덮는 상면을 포함한다.The ring member 500 includes a cylindrical side surface 501 and an upper surface covering the side surface 501. [

상면의 중앙에는 연결축부(111)가 관통할 수 있는 통공(503)이 형성되어 있고, 통공의 주위를 따라 복수의 나사공(502)이 형성되어 있다. 측면(501)은 어깨부(113)에 안착될 수 있는 내부 공간(504)을 정의한다.A through hole 503 through which the connecting shaft portion 111 can pass is formed at the center of the upper surface, and a plurality of screw holes 502 are formed along the periphery of the through hole. The side surface 501 defines an internal space 504 that can be seated in the shoulder 113.

링 부재(500)는 연결축부(111)가 통공(503)에 끼워지도록 어깨부(113)에 안착되는 형태로 장착(도 2 참조)되며, 나사공(502)을 통해 어깨부(113)와 나사 조립되어 구동 회전축(110)이 회전에 의해 회전하게 된다. 내부 공간(504)은 어깨부(113)의 외경 치수와 실질적으로 동일하게 형성되어, 링 부재(500)가 구동 회전축(110)과 함께 회전할 때 요동이 일어나지 않도록 해준다.The ring member 500 is mounted in a manner that the connecting shaft portion 111 is seated on the shoulder portion 113 so as to be fitted into the through hole 503 and is inserted into the shoulder portion 113 through the screw hole 502 So that the driving rotation shaft 110 is rotated by rotation. The inner space 504 is formed to be substantially the same as the outer diameter of the shoulder 113 so that the ring member 500 does not oscillate when rotated together with the drive rotation shaft 110.

말단 부재(600)는 반경 방향 로드(172)의 단부에 삽입될 수 있는 결합부(620)를 포함한다. 결합부(620)와 반경 반향 로드(172)는 나사 결합될 수 있다.The distal member 600 includes a coupling portion 620 that can be inserted into the end of the radial rod 172. The engaging portion 620 and the radial echo rod 172 can be screwed together.

결합부(620)와 마주하는 말단 부재(600)의 단부면(601)에는 볼 대용체(610)가 형성된다.A ball substitute 610 is formed on the end face 601 of the end member 600 facing the engaging portion 620.

본 실시예에 따른 볼 대용체(610)는 말단 부재(600)의 단부면(601)으로부터 돌출되는 반구형 표면을 가지는 반구형 돌기이다.The ball substitute 610 according to the present embodiment is a hemispherical protrusion having a hemispherical surface protruding from the end face 601 of the distal end member 600.

볼 대용체(610)는 시험 부재(500, 600)를 통한 트라이볼로지 특성 평가를 반영하여 설계 제작할 실제 볼 베어링(1)의 볼(3)과 동일한 재질로 형성된다. 예를 들어, 볼 대용체(610)는 스테인레스 스틸, 베어링강, 안정화 지르코니아, 알루미나 등으로 형성될 수 있다.The ball substitute 610 is formed of the same material as the ball 3 of the actual ball bearing 1 to be designed and manufactured by reflecting the evaluation of the tribological characteristics through the test members 500 and 600. For example, the ball substitute 610 may be formed of stainless steel, bearing steel, stabilized zirconia, alumina or the like.

한편, 볼 대용체(610)가 접촉하는 링 부재(500)의 측면(501)에는 접촉면이 형성된다.On the other hand, a contact surface is formed on the side surface 501 of the ring member 500 to which the ball substitute 610 contacts.

본 실시예에 따르면, 링 부재(500)의 측면(501) 자체가 접촉면을 형성한다.다만, 이에 한정되지 않으며, 측면(501)의 둘레를 따라 얇은 박판을 두르고 상기 얇은 박판의 면을 접촉면으로 이용해도 좋다.According to the present embodiment, the side surface 501 of the ring member 500 itself forms a contact surface, but is not limited thereto, and a thin thin plate may be formed along the circumference of the side surface 501, It may be used.

본 실시예에서는 링 부재(500)의 측면(접촉면)(501)이 평평한 면으로 이루어져 있지만, 실제 볼 베어링과 유사하게 볼 대용체(610)의 일부가 삽입될 수 있도록 곡면의 홈 형태로 접촉면을 형성할 수도 있을 것이다.In this embodiment, the side surface (contact surface) 501 of the ring member 500 is formed as a flat surface. However, in order to insert a part of the ball substitute 610 similar to an actual ball bearing, .

본 실시예에 따른 접촉면은 시험 부재(500, 600)를 통한 트라이볼로지 특성 평가를 반영하여 설계 제작할 실제 볼 베어링(1)의 외륜(2) 또는 내륜(4)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.The contact surface according to the present embodiment may be formed of the same material as the outer ring 2 or the inner ring 4 of the actual ball bearing 1 to be designed and manufactured by reflecting the tribological characteristic evaluation through the test members 500 and 600 .

접촉면을 볼 베어링(1)의 외륜(2) 또는 내륜(4)과 동일한 재질로 형성하는 경우, 볼 베어링(1)의 볼(3)과, 외륜(2) 또는 내륜(4) 사이의 회전 접촉 상태를 재현할 수 있다.The rolling contact between the ball 3 of the ball bearing 1 and the outer ring 2 or the inner ring 4 is performed when the contact surface is formed of the same material as the outer ring 2 or the inner ring 4 of the ball bearing 1. [ The state can be reproduced.

다르게는, 본 실시예에 따른 접촉면은 시험 부재(500, 600)를 통한 트라이볼로지 특성 평가를 반영하여 설계 제작할 실제 볼 베어링(1)의 케이지(5)와 동일한 재질로 형성될 수 있다.Alternatively, the contact surface according to the present embodiment may be formed of the same material as the cage 5 of the actual ball bearing 1 to be designed by reflecting the evaluation of the tribological properties through the test members 500 and 600.

접촉면을 예를 들어, 테프론, 페놀릭, 폴리이미드, 테프론/유리섬유 복합소재, 알미늄 브론즈 등 볼 베어링(1)의 케이지(5)와 동일한 재질로 형성하는 경우, 볼 베어링(1)의 볼(3)과 케이지(5) 사이의 회전 접촉 상태를 재현할 수 있다.When the contact surface is made of the same material as the cage 5 of the ball bearing 1 such as Teflon, phenolics, polyimide, Teflon / glass fiber composite material or aluminum bronze, 3 and the cage 5 can be reproduced.

본 실시예에 따르면, 반경 방향 로드(172)를 반경 방향으로 위치 이동시켜 말단 부재(600)의 볼 대용체(610)를 링 부재(500)의 접촉면(측면(501))에 밀착시킨 후 소정의 힘으로 말단 부재(600)를 링 부재(500) 쪽으로 가압하여 소정의 하중을 가할 수 있다.The radial rod 172 is moved in the radial direction so that the ball substitute 610 of the end member 600 is brought into close contact with the contact surface (side surface 501) of the ring member 500, The distal end member 600 can be pressed toward the ring member 500 to apply a predetermined load.

이 상태에서 구동 회전축(110)을 회전시켜 링 부재(500)를 회전시키게 되면, 소정의 하중 조건에서 볼 대용체(610)와 접촉면(501) 사이에서 마찰이 발생하게 된다.In this state, when the driving shaft 110 is rotated to rotate the ring member 500, friction occurs between the ball substitute 610 and the contact surface 501 under a predetermined load condition.

이에 따라, 주로 반경 방향으로 하중이 가해지면서 볼(3)과 다른 구성 요소들과의 마찰이 이루어지는 실제 볼 베어링의 볼과 그에 접촉하는 면 사이의 회전 접촉 상태를 현실적으로 재현할 수 있게 되는 것이다.Accordingly, it is possible to realistically reproduce the rotational contact state between the ball of the actual ball bearing and the contact surface of the actual ball bearing in which the friction between the ball 3 and the other components occurs, mainly by applying a load in the radial direction.

또한, 본 실시예에 따르면, 볼 대용체(610)와 접촉면(501)의 접촉 방향 및 하중 방향이 실제 볼 베어링과 실질적으로 동일하다. 마모에 큰 영향을 미치는 볼 베어링의 휘돌림 현상이 링 부재(500)와 말단 부재(600) 사이에 그대로 재현되므로, 휘돌림 현상에 의한 볼 베어링의 마모 특성까지도 재현될 수 있게 된다.According to the present embodiment, the contact direction and the load direction of the ball substitute 610 and the contact surface 501 are substantially the same as the actual ball bearings. Since the bending phenomenon of the ball bearing which greatly affects the wear is reproduced between the ring member 500 and the end member 600 as it is, the wear characteristics of the ball bearing due to the bending phenomenon can be reproduced.

본 실시예에 따른 링 부재(500)와 말단 부재(600)는 각각 구동 회전축(110)과 반경 방향 로드(172)에 대해 탈부착이 가능하도록 구성되므로, 정해진 시간만큼 구동 회전축(110)을 회전시킨 후 링 부재(500)와 말단 부재(600)의 마모 상태를 측정 장치를 이용해 분석 확인함으로써, 볼 베어링의 가상적인 트라이볼로지 특성을 평가할 수 있다.Since the ring member 500 and the distal member 600 according to the present embodiment are configured to be detachable from the driving and rotating rods 110 and 172 respectively, The abrasion state of the back ring member 500 and the end member 600 can be analyzed and analyzed using a measuring device to evaluate the virtual tribological characteristics of the ball bearing.

아울러, 다양한 재질과 크기를 가지는 링 부재와 말단 부재를 다양한 조합으로 교체할 수 있어, 여러 조건에 따른 최적의 볼 베어링의 설계하는 데이터(특히, 트라이볼로지 특성 데이터)를 제공할 수 있다.In addition, the ring member and the end member having various materials and sizes can be replaced in various combinations, and data (particularly, tribological characteristic data) for designing an optimal ball bearing according to various conditions can be provided.

한편, 본 실시예에서는 구동 회전축(110)에 의해 회전하는 링 부재(500)에 접촉면이 형성되고, 정지 상태인 말단 부재(600)에 볼 대용체(610)가 형성되어 있지만 이에 한정되지 않는다.Meanwhile, in this embodiment, the contact surface is formed on the ring member 500 rotated by the driving rotary shaft 110, and the ball substitute 610 is formed in the stationary end member 600, but the present invention is not limited thereto.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시험 부재(링 부재(500'), 말단 부재(600'))를 도시한다.5 shows a test member (ring member 500 ', end member 600') according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 시험 부재는 앞선 실시예와 반대로, 링 부재(500')의 측면(501)에 볼 대용체(510)가 형성되고, 말단 부재(600')의 단부면(601)이 접촉면이 된다.5, the test member according to the present embodiment has the ball substitute 510 formed on the side surface 501 of the ring member 500 ', and the tip of the end member 600' The side surface 601 becomes the contact surface.

일 예에 따르면, 볼 대용체(510)는 링 부재(500')의 측면(501)을 따라 연속적으로 형성되며, 반경 방향으로 돌출되는 고리 형태를 가질 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 볼 대용체(510)는 반구 형태의 단면을 가진다.According to one example, the ball substitute 510 may be formed continuously along the side surface 501 of the ring member 500 'and may have a ring shape protruding in the radial direction. As shown in FIG. 5, the ball substitute 510 has a hemispherical cross section.

본 예와 같이 볼 대용체(510)가 연속적인 고리 형태를 가질 때 볼 대용체(510)와 접촉면의 마모 특성은 하나의 볼(3)이 그 접촉면에 가하는 마모 특성 등을 평가하는데 적절히 이용될 수 있다.When the ball substitute body 510 has a continuous ring shape as in the present example, the abrasion characteristics of the ball substitute body 510 and the abutment surface are appropriately used for evaluating the abrasion characteristics and the like that one ball 3 applies to the abutment surface .

다른 예에 따르면, 볼 대용체(510)는 링 부재(500')의 측면에 형성되는 반구형 표면을 가지는 돌기 형태를 가지며, 복수의 볼 대용체(510)가 간격을 가지고 링 부재(500')의 측면을 따라 배치될 수 있다.According to another example, the ball substitute 510 has a protrusion shape having a hemispherical surface formed on a side surface of the ring member 500 ', and a plurality of ball substitutes 510 are spaced apart from the ring member 500' As shown in FIG.

본 예와 같이, 복수의 반구형의 볼 대용체(510)가 간격을 가지고 형성되었을 때 볼 대용체(510)와 접촉면의 마모 특성은, 볼 베어링(1)의 복수의 볼(3)이 하나의 접촉면에 가하는 마모 특성 등을 평가하는데 적절히 이용될 수 있다.The abrasion characteristics of the contact surface with the ball substitute body 510 when the plurality of hemispherical ball substitute bodies 510 are formed with a gap are determined such that the plurality of balls 3 of the ball bearing 1 are one And wear characteristics to be applied to the contact surface.

접촉면(601)은 평평한 면으로 이루어질 수도 있고, 볼 대용체(510)의 일부가 삽입될 수 있도록 곡면의 홈 형태로 접촉면을 형성할 수도 있을 것이다.The contact surface 601 may be a flat surface or may form a contact surface in the shape of a curved surface so that a part of the ball substitute 510 may be inserted.

볼 대용체와 접촉면의 배치가 반대인 것을 제외하면 도 5의 실시예의 동작은 도 4와 실질적으로 동일하다.The operation of the embodiment of Fig. 5 is substantially the same as that of Fig. 4 except that the arrangement of the contact surface with the ball substitute is opposite.

예를 들어, 도 4의 실시예가 외륜(2)과 볼(3)의 트라이볼로지 특성을 평가하는데 적절하다면, 도 5의 실시예는 내륜(4)과 볼(3)의 트라이볼로지 특성을 평가하는데 더 적절한 형태가 될 것이다.For example, if the embodiment of FIG. 4 is suitable for evaluating the tribological properties of the outer ring 2 and the ball 3, then the embodiment of FIG. 5 may provide the tribological properties of the inner ring 4 and the ball 3 It will be a more appropriate form to evaluate.

이와 같이, 도 4 및 도 5에 설명된 두 실시예의 조합을 적절히 이용하면, 실제 베어링에서 요소간 접촉이 일어나는 실질적으로 모든 부분에 대해 실제와 같은 트라이볼로지 특성 평가가 가능해진다.As such, by appropriately using the combination of the two embodiments described in Figs. 4 and 5, it is possible to evaluate the tribological properties in practice, for substantially all portions where inter-element contact occurs in an actual bearing.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시험 부재(링 부재(500), 말단 부재(600"))를 도시한다.Figure 6 shows a test member (ring member 500, end member 600 ") according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 말단 부재(600")는 단부면(601)에 오목홈(630)이 형성된다. 오목홈(630)에는 볼 베어링(1)의 케이지(5)와 동일한 재질의 지지부재(640)가 끼워진다.6, the end member 600 '' has a concave groove 630 formed in an end face 601. The concave groove 630 is formed with a cage 5 ' The support member 640 of the same material is fitted.

지지부재(640)는 구형태의 볼 대용체(660)를 전방위 자유 회전 가능하게 고정하는 지지부(641)를 포함한다. 지지부(641)가 둘러싸는 지지부재(640)의 내측면에는 외륜(2)과 동일한 재질의 패널(panel)(650)이 부착되어 있다. 패널(650)은 볼 대용체(660)와 접촉하고 있다.The support member 640 includes a support portion 641 for fixing the spherical ball substitute 660 in all directions freely rotatable. A panel 650 having the same material as that of the outer ring 2 is attached to the inner surface of the support member 640 surrounded by the support portion 641. The panel 650 is in contact with the ball substitute 660.

본 실시예에 따르면, 링 부재(500)가 볼 베어링(1)의 내륜(4)의 기능을 하고, 지지부재(640)가 볼 베어링(1)의 케이지(5)의 기능을 하며, 볼 대용체(660)가 볼 베어링(1)의 볼(3)의 기능을 하고, 패널(650)의 볼 베어링(1)의 외륜(4)의 기능을 하게 된다.According to this embodiment, the ring member 500 functions as the inner ring 4 of the ball bearing 1, the support member 640 functions as the cage 5 of the ball bearing 1, The body 660 functions as the ball 3 of the ball bearing 1 and functions as the outer ring 4 of the ball bearing 1 of the panel 650. [

즉, 본 실시예에 따르면, 실제 볼 베어링(1)을 제작하지 않고도, 외륜, 내륜, 케이지 및 볼로 이루어진 볼 베어링(1)의 구조를 완전히 재현할 수 있으며, 반경 방향 로드(172)를 이용해 볼 베어링(1)이 회전시 가해지는 하중을 재현할 수 있다.That is, according to the present embodiment, the structure of the ball bearing 1 including the outer ring, the inner ring, the cage, and the ball can be completely reproduced without manufacturing the actual ball bearing 1, It is possible to reproduce the load applied to the bearing 1 when the bearing 1 is rotated.

링 부재(500)와 말단 부재(600")의 각 요소의 마모 상태를 확인함으로써, 해당 조건에 맞는 볼 베어링(1)이 트라이볼로지 특성 평가를 볼 베어링(1)을 따로 제작하지 않고도 수행 가능하다.By confirming the abrasion state of each element of the ring member 500 and the end member 600 ", it is possible to perform the tribological evaluation of the ball bearing 1 satisfying the conditions without manufacturing the ball bearing 1 separately Do.

한편, 본 실시예에 따른 시험 장치(10)는 볼 베어링(1)에 운용 중 가해지는 큰 하중을 재현하기 위한 반경 방향 하중 생성 장치(170) 외에도 실제 볼 베어링(1)의 실제 구동 환경을 재현하기 위한 각종 장치 및, 시험 부재로부터 각종 데이터를 측정하기 위한 장치를 구비한다.The test apparatus 10 according to the present embodiment reproduces the actual driving environment of the actual ball bearing 1 in addition to the radial load generating device 170 for reproducing a large load applied to the ball bearing 1 during operation And an apparatus for measuring various data from a test member.

예를 들어, 본 실시예에 따른 시험 장치(10)는 극저온 환경에서 구동하는 극저온 (볼) 베어링에 대한 트라이볼로지 특성 평가를 수행하는데 이용된다.For example, the test apparatus 10 according to the present embodiment is used to perform a tribological property evaluation for a cryogenic (ball) bearing that is driven in a cryogenic environment.

"극저온 베어링"은 LNG 펌프나 극저온 터보 펌브 등 극저온 환경에서 동작하는 베어링을 말한다. 또한, 극저온 베어링은 우주 산업 분야 등에서 각광받고 있다."Cryogenic bearings" refers to bearings that operate in cryogenic environments such as LNG pumps or cryogenic turbo pumps. In addition, cryogenic bearings are attracting attention in the space industry and the like.

극저온 볼 베어링의 여러 내구성 평가는 극저온 환경이라는 극한 조건 속에서 실험을 수행해야 하기 때문에 제한적인 접근만이 가능하고, 전기적 장비를 이용해서는 데이터 취득도 용이하지 않다.Many durability evaluations of cryogenic ball bearings require limited experimentation in extreme conditions such as cryogenic environments, and data acquisition is not easy with electrical equipment.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따르면, 극저온 볼 베어링의 구동 환경을 구현하기 위해 시험 부재(500, 600)를 극저온 유체에 노출시킨 상태로 구동시킨다. 본 실시예에서 극저온 유체는 예를 들어, 액화 질소(LN2)이다.Referring to FIGS. 2 and 3, according to the present embodiment, test members 500 and 600 are driven in a state exposed to a cryogenic fluid to realize a driving environment of a cryogenic ball bearing. In this embodiment, the cryogenic fluid is, for example, liquefied nitrogen (LN 2 ).

챔버(30)의 외벽에 형성된 통공을 통해 챔버(30)의 외부에서 내부로 극저온 유체 주입관(121)이 형성되어 있으며, 챔버(30)의 외벽에 형성된 통공을 통해 챔버(30)의 내부에서 외부로 극저온 유체 유출관(122)이 형성되어 있다.A cryogenic fluid injection tube 121 is formed from the outside to the inside of the chamber 30 through a through hole formed in the outer wall of the chamber 30 and the inside of the chamber 30 through the through hole formed in the outer wall of the chamber 30 And a cryogenic fluid outflow pipe 122 is formed outside.

외부에서 극저온 유체가 극저온 유체 주입관(121)을 통해 주입되어 챔버(30)이 내부 공간에 유입되고, 극저온 유체는 시험 부재(500, 600)는 윤활 및 냉각하는데 이용되고, 극저온 유체 유출관(122)을 통해 빠져나간다.The cryogenic fluid is injected from the outside through the cryogenic fluid injection tube 121 and the chamber 30 is introduced into the internal space and the cryogenic fluid is used for lubrication and cooling of the test members 500 and 600 and the cryogenic fluid outflow tube 122).

본 실시예에 따르면, 챔버(120) 내부를 유동하는 극저온 유체가 챔버(120) 내부의 구성을 제외한 다른 구성에 영향을 주는 것을 방지하기 위해, 챔버(120)와 회전축 하우징(140)의 연결부에는 밀봉 부재(130)가 형성되어, 챔버(120)와 회전축 하우징(140)을 서로 격리시킨다.According to the present embodiment, in order to prevent the cryogenic fluid flowing inside the chamber 120 from affecting other configurations except for the configuration inside the chamber 120, the connecting portion of the chamber 120 and the rotation axis housing 140 A sealing member 130 is formed to isolate the chamber 120 and the rotary shaft housing 140 from each other.

밀봉 부재(130)는 챔버(120) 내에 수평 방향으로 격벽을 형성하는 플레이트와, 구동 회전축을 감싸는 너트 및 상기 너트와 구동 회전축(110)의 사이 틈을 밀봉하는 립실(133)을 포함한다.The sealing member 130 includes a plate that defines a partition wall in a horizontal direction in the chamber 120, a nut surrounding the driving rotation shaft, and a lip 133 sealing the gap between the nut and the driving rotation shaft 110.

밀봉 부재(130)는 챔버(120) 내부와 회전축 하우징(140) 사이에 소정의 간극을 형성하여, 챔버(120) 내부의 극저온 환경이 회전축 하우징(140)과 분리되도록 한다.The sealing member 130 forms a predetermined gap between the inside of the chamber 120 and the rotating shaft housing 140 so that the cryogenic environment inside the chamber 120 is separated from the rotating shaft housing 140.

회전축 하우징(140) 내부에서 구동 회전축(110)은 두 개의 지지 베어링(50)에 의해 회전 가능하게 지지된다.Inside the rotary shaft housing 140, the drive rotary shaft 110 is rotatably supported by two support bearings 50.

지지 베어링(50)은 내륜과 외륜 및 내외륜 사이의 볼을 구비하는 볼 베어링이다. 지지 베어링(50)의 내륜은 구동 회전축(110)의 몸체에 끼움 결합되고, 외륜은 회전축 하우징(140)과 결합된다.The support bearing 50 is a ball bearing having a ball between the inner ring and the outer ring and between the inner and outer rings. The inner ring of the support bearing 50 is fitted into the body of the drive rotation shaft 110, and the outer ring is engaged with the rotation shaft housing 140.

회전축 하우징(140)의 내부는 상온 환경에 놓이며, 지지 베어링(50)은 상온 환경에서 오일로 윤활되는 일반적인 베어링이면 족하다. 이는 상술한 밀봉 부재(130)를 통해 극저온 환경의 챔버(120)와 상온 환경의 회전축 하우징(140)을 격리시키는 것에 의해 가능해진다.The inside of the rotary shaft housing 140 is placed in a room temperature environment, and the support bearing 50 is a general bearing lubricated with oil in a room temperature environment. This is made possible by separating the chamber 120 of the cryogenic environment and the rotary shaft housing 140 of the room temperature environment through the sealing member 130 described above.

지지 베어링(40)은 회전축 하우징(140)의 내부로 공급되는 오일에 의해 윤활된다.The support bearing 40 is lubricated by the oil supplied to the inside of the rotation shaft housing 140.

회전축 하우징(140)의 하단 측벽에 형성된 오일 유입구(미도시)를 통해 오일이 회전축 하우징(140) 내부로 유입되고, 지지 베어링(50)을 통과하여 베어링(50)을 윤활한다. 공급되는 오일은 오일펌프(미도시)를 통하여 공급되고, 쿨러(cooler)를 통해 냉각된 후 다시 회전축 하우징(140) 내부로 공급된다.Oil flows into the rotary shaft housing 140 through an oil inlet (not shown) formed on the lower side wall of the rotary shaft housing 140 and lubricates the bearing 50 through the support bearing 50. The supplied oil is supplied through an oil pump (not shown), cooled through a cooler, and then supplied into the rotary shaft housing 140 again.

볼 베어링의 마모 수명과 관련되는 주요 요인 중 하나는 구동시 볼 베어링(1)이 감수하는 베어링의 토크이다. 본 실시예에 따르면, 시험 부재(500, 600)에 가해지는 토크를 직접적으로 측정하기 위한 베어링 토크 미터(180)가 구비된다.One of the main factors related to the wear life of the ball bearing is the torque of the bearing which the ball bearing 1 is subjected to when driven. According to the present embodiment, a bearing torque meter 180 for directly measuring the torque applied to the test members 500 and 600 is provided.

챔버(120) 내부는 극저온 유체에 의해 극저온 환경이 형성되어 있으므로, 전자 장비를 이용해 토크를 측정하는 경우 비용과 효율이 떨어질 수 있다.Since the cryogenic environment is formed in the chamber 120 by the cryogenic fluid, cost and efficiency may be reduced when measuring the torque using electronic equipment.

따라서, 본 실시예에 따른 베어링 토크 미터(180)는 극저온 환경에 노출되는 전자 장비를 최소화하도록 기계적으로 구성된다.Accordingly, the bearing torque meter 180 according to the present embodiment is mechanically configured to minimize electronic equipment exposed to a cryogenic environment.

도 3에 도시된 바와 같이, 베어링 토크 미터(180)는 챔버(120)를 관통하여 연장되는 측정 로드(rod)(181)와, 챔버(120) 밖으로 노출되는 측정 로드(181)의 단부에 연결되는 힘 센서(182)를 포함한다.3, the bearing torque meter 180 includes a measuring rod 181 extending through the chamber 120 and a connecting rod 182 connected to the end of the measuring rod 181 exposed to the outside of the chamber 120 Gt; 182 < / RTI >

측정 로드(181)는 구동 회전축(110)의 축 방향과 반경 방향 모두에 직교하는 방향으로 연장된다. 즉, 측정 로드(181)는, 구동 회전축(110)의 축 방향과 직교하고 반경 방향과 평행하게 연장되는 반경 방향 로드(172)와 직교한다.The measurement rod 181 extends in a direction orthogonal to both the axial direction and the radial direction of the drive rotation shaft 110. That is, the measurement rod 181 is orthogonal to the radial rod 172 that is orthogonal to the axial direction of the drive rotary shaft 110 and extends parallel to the radial direction.

측정 로드(181)는 챔버(120)의 외벽에 형성된 통공을 통해 챔버(120)를 관통한다. 측정 로드(181)가 관통하는 챔버(120)의 통공에는 유연한 재질의 씰(seal)이 구비되어, 챔버(120) 내부를 밀봉하는 한편 측정 로드(181)가 챔버(120)에 대해 구속되지 않도록 한다.The measuring rod 181 penetrates the chamber 120 through a through hole formed in the outer wall of the chamber 120. A flexible material seal is provided in the through hole of the chamber 120 through which the measurement rod 181 penetrates to seal the inside of the chamber 120 and prevent the measurement rod 181 from being constrained to the chamber 120 do.

측정 로드(181)의 단부는 반경 방향 로드(172)의 전단부에 접촉한다. 측정 로드(181)는 구동 회전축(110)의 회전 방향(도면에서 반시계 방향)과 반대방향에서 반경 방향 로드(172)를 지지하도록 고정 배치된다.The end of the measuring rod 181 contacts the front end of the radial rod 172. The measurement rod 181 is fixedly arranged to support the radial rod 172 in a direction opposite to the rotational direction of the drive rotational shaft 110 (counterclockwise in the figure).

본 실시예에 따른 반경 방향 로드(172)는 약간의 유연성을 가지며, 측정 로드(181)는 반경 방향 로드(172)가 링 부재(500)의 회전에 의해 전달되는 토크에 의해 휘어지지 않도록 지지한다.The radial rod 172 according to the present embodiment has some flexibility and the measurement rod 181 supports the radial rod 172 so that it is not bent by the torque transmitted by the rotation of the ring member 500 .

대신, 반경 방향 로드(172)에 전달되는 힘은 측정 로드(181)로 전달된다. 힘 센서(182)는 측정 로드(181)에 전달되는 힘을 측정한다.Instead, the force transmitted to the radial rod 172 is transmitted to the measuring rod 181. The force sensor 182 measures the force transmitted to the measuring rod 181.

실제 볼 베어링(1)이 받게 되는 토크는 구동 회전축(110)과 함께 회전하는 링 부재(500)의 회전력에 의해 전달되는 힘에 의해 말단 부재(600) 즉, 반경 방향 로드(172)의 전단부가 받는 토크를 말한다.The torque received by the actual ball bearing 1 is transmitted to the distal member 600 or the front end portion of the radial rod 172 by the force transmitted by the rotational force of the ring member 500 rotating together with the driving rotational shaft 110 It refers to the torque received.

반경 방향 로드(172)의 길이(L)를 알고 있으므로, 길이(L)와 힘 센서(181)에서 측정된 힘(F)의 곱을 통해 시험 부재에 대한 토크를 계산할 수 있다.Since the length L of the radial rod 172 is known, the torque for the test member can be calculated through the product of the length L and the force F measured by the force sensor 181.

이와 같이 계산된 토크는 볼 대용체와 접촉면 사이의 마모 특성을 분석하기 위한 정량적인 데이터로 이용될 수 있다.The torque thus calculated can be used as quantitative data for analyzing the wear characteristics between the ball substitute and the contact surface.

다시 도 2를 참조하면, 구동부(300)는 유도 전동기인 구동 모터(304)로 이루어지고, 인버터를 통해 회전계 RPM의 조절 및 가감속의 조절이 가능하다. 구동 모터(304)는 냉각수 유입구(301)에서 냉각수 유출구(302)로 유동하는 냉각수에 의해 냉각된다.Referring again to FIG. 2, the driving unit 300 includes a driving motor 304, which is an induction motor, and the adjustment and acceleration / deceleration of the rotation system RPM can be adjusted through the inverter. The driving motor 304 is cooled by the cooling water flowing from the cooling water inlet 301 to the cooling water outlet 302.

구동부(300)와 측정부(100)는 연결부(200)를 매개로 서로 연결된다.The driving unit 300 and the measuring unit 100 are connected to each other via a connection unit 200.

연결부(200)는 구동 회전축(110) 및 구동 모터(304)의 모터 회전축(303)과 일렬로 연장되는 연결 회전축(231)을 구비한다.The connection unit 200 includes a driving rotation axis 110 and a connection rotation axis 231 extending in a line with the motor rotation axis 303 of the driving motor 304.

연결부(200)의 연결 회전축(231) 및 구동 회전축(110)과, 연결 회전축(231) 및 모터 회전축(303)은 각각 유연한 재질의 유연 커플링(210, 220)에 의해 연결된다.The connection rotation axis 231 and the drive rotation axis 110 of the connection unit 200 and the connection rotation axis 231 and the motor rotation axis 303 are connected to each other by flexible couplings 210 and 220 of a flexible material.

유연 커플링(210, 220)은 각 회전축의 중심이 서로 약간씩 어긋나는 것을 허용하여, 각 부간의 정렬불량을 최소화한다.The flexible couplings 210 and 220 allow the centers of the respective rotation shafts to deviate slightly from each other, thereby minimizing the misalignment between the respective parts.

구동 모터의 모터 회전축(303)이 회전하면 유연 커플링(220)을 매개로 연결부(220)의 연결 회전축(231)이 회전하고, 연결 회전축(231)의 회전력은 유연 커플링(210)을 매개로 구동 회전축(110)에 전달되어 구동 회전축(110)을 회전시킨다.When the motor rotation shaft 303 of the driving motor rotates, the connection rotation axis 231 of the connection portion 220 rotates through the flexible coupling 220 and the rotation force of the connection rotation axis 231 causes the flexible coupling 210 to rotate And is transmitted to the drive rotation shaft 110 to rotate the drive rotation shaft 110.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 극저온 유체 유입관(121)과 극저온 유체 유출관(122)의 내부에는 열전대가 삽입되어 관 내부의 극저온 유체의 온도를 측정할 수 있는 온도 센서(191, 194)가 형성된다. 또한, 극저온 유체 유입관(121)과 극저온 유체 유출관(122)의 내부에는 관 내부 압력을 측정할 수 있는 압력 센서(192, 193)가 형성된다. 또한, 극저온 유체 우입관(121)에는 극저온 유체의 유량을 확인할 수 있는 유량계(198)가 구비된다.2, according to the present embodiment, a thermocouple is inserted into the cryogenic fluid inflow pipe 121 and the cryogenic fluid discharge pipe 122 to detect the temperature of the cryogenic fluid inside the pipe, (191, 194) are formed. Inside the cryogenic fluid inflow pipe 121 and the cryogenic fluid outflow pipe 122, pressure sensors 192 and 193 capable of measuring the intra-tube pressure are formed. The cryogenic fluid inlet pipe 121 is provided with a flow meter 198 for checking the flow rate of the cryogenic fluid.

온도 센서(191, 194), 압력 센서(192) 및 유량계(198)의 측정값을 이용하면, 테스트부(100)의 입구와 출구부의 조건 및 실제 극저온 유체의 상 변화(기체, 액체)와 경계 조건을 확인할 수 있다.Using the measured values of the temperature sensors 191 and 194, the pressure sensor 192 and the flow meter 198, the conditions of the inlet and the outlet of the test section 100 and the boundary between the phase change (gas, liquid) You can check the condition.

챔버(120)에는 작은 홀을 가공하고, 열전대를 삽입하여 테스트 베어링(42)의 온도를 측정할 수 있는 온도 센서(195)가 형성된다. 온도 센서(195)를 이용해 챔버(120) 내부의 발열량을 평가할 수 있다.A temperature sensor 195 is formed in the chamber 120 to process a small hole and insert a thermocouple to measure the temperature of the test bearing. The calorific value inside the chamber 120 can be evaluated using the temperature sensor 195. [

오일로 윤활되는 두 개의 지지베어링(50)에도 온도 센서(196, 197)이 형성되어 두 지지 베어링(50)의 온도를 확인할 수 있다. 온도 센서(196, 197)의 열전대가 지지 베어링(50)의 외륜(52)에 직접 접촉되어 지지 베어링(50)의 외륜(52)의 온도를 측정함으로서 지지 베어링의 운전 안정성을 확인한다.Temperature sensors 196 and 197 may also be formed on the two support bearings 50 lubricated with oil to confirm the temperature of the two support bearings 50. The thermostats of the temperature sensors 196 and 197 directly contact the outer ring 52 of the support bearing 50 to measure the temperature of the outer ring 52 of the support bearing 50 to confirm the operation stability of the support bearing.

연결부(200)에는 회전계의 RPM을 측정할 수 있는 RPM 미터(233)와 토크를 측정할 수 있는 토크 미터(232)가 구비된다.The connection unit 200 is provided with an RPM meter 233 capable of measuring the RPM of the rotation system and a torque meter 232 capable of measuring the torque.

회전계의 RPM과 구동부(300)를 제외한 토크 미터(232) 상단부 전체의 토크를 측정함으로서 전체 테스트 환경의 안정성을 직접적으로 모니터링하며 실험에 임할 수 있다.The stability of the entire test environment can be directly monitored and measured by measuring the torque of the entire upper end of the torque meter 232 excluding the RPM of the rotating machine and the driving unit 300.

본 실시예에 따른 시험 장치(10)는, 장치의 각종 센서 및 토크 미터에서 측정되는 각종 신호를 수집 및 분석하는 분석부(20)와, 시험 장치(10)를 제어하고 분석부(20)에서 수집 및 분석된 신호를 전달받아 처리하는 제어부(30)를 포함한다.The test apparatus 10 according to the present embodiment includes an analyzer 20 for collecting and analyzing various signals measured by various sensors and torque meters of the apparatus and an analyzer 20 for controlling the test apparatus 10, And a control unit 30 for receiving and processing the collected and analyzed signals.

시험 장치(10)는, 시험 장치(10)로부터 발생하는 진동을 측정하는 진동 센서(201)를 포함한다. 진동 센서(201)는 회전축 하우징(100)에서 지지 베어링(50) 사이에 배치되는 변위 센서를 이용해 구성된다.The test apparatus (10) includes a vibration sensor (201) for measuring vibration generated from the test apparatus (10). The vibration sensor 201 is configured using a displacement sensor disposed between the support bearings 50 in the rotary shaft housing 100.

또한, 시험 장치(10)는, 시험 장치(10)로부터 발생하는 소리를 측정하는 음향 센서(204)를 포함할 수도 있다.Further, the test apparatus 10 may include an acoustic sensor 204 for measuring a sound generated from the test apparatus 10.

분석부(20)는 진동 센서(201)와 음향 센서(204)를 통해 측정된 신호의 주파수를 분석하는 주파수 분석기(FFT analyzer)(203)를 포함한다. 진동 센서(201)에서 측정된 진동은 오실로스코프(202)를 통해 신호화된다.The analysis unit 20 includes a frequency analyzer 203 for analyzing the frequency of the signal measured through the vibration sensor 201 and the acoustic sensor 204. The vibration measured at the vibration sensor 201 is signaled through the oscilloscope 202.

주파수 분석기(203)는 진동 및 음향 신호를 스펙트럼화하여 분석한다. 진동 센서(201) 및 음향 센서(204)에서 측정된 신호 주파수를 스펙트럼하여 분석하면, 시험 장치(10)의 각 부품이 발생시키는 신호가 해당 부품의 고유한 주파수 대역으로 분류될 수 있다.The frequency analyzer 203 analyzes and analyzes the vibration and acoustic signals. When the signal frequency measured by the vibration sensor 201 and the acoustic sensor 204 is analyzed by spectrum analysis, the signal generated by each component of the test apparatus 10 can be classified into a frequency band unique to the component.

시험 부재(500, 600)의 상태를 평가하기 위해서는 시험 부재(500, 600)의 구동에 따라 발생하는 고유 신호 주파수를 분류할 필요가 있다.In order to evaluate the states of the test members 500 and 600, it is necessary to classify the intrinsic signal frequencies generated by the driving of the test members 500 and 600.

본 실시예에 따르면, 먼저 시험 부재(500, 600)가 장착되지 않은 상태에서 구동 회전축(110)을 구동시켰을 때 시험 장치(10)로부터 측정되는 진동 및/또는 음향 신호 주파수("초기 신호 주파수")를 수집한다. 다음으로, 시험 부재(500, 600)를 장착한 상태에서 구동 회전축(110)을 구동시켰을 때 시험 장치(10)로부터 측정되는 진동 및/또는 음향 신호 주파수("테스트 신호 주파수")를 수집한다.According to this embodiment, the vibration and / or the acoustic signal frequency ("initial signal frequency") measured from the testing apparatus 10 when the driving rotation shaft 110 is driven without the test members 500, ). Next, the vibration and / or sound signal frequency ("test signal frequency") measured from the test apparatus 10 is collected when the driving rotation shaft 110 is driven with the test members 500 and 600 mounted.

주파수 분석기(203)는 테스트 신호 주파수로부터 초기 신호 주파수를 제거하여 시험 부재(500, 600)의 고유 신호 주파수를 추출해낸다.The frequency analyzer 203 removes the initial signal frequency from the test signal frequency to extract the unique signal frequency of the test components 500 and 600.

시험 부재(500, 600)의 고유 신호 주파수를 분석하면 시험 부재(500, 600)의 작동에 의한 신호를 정량적으로 분석하는 것이 가능하다.Analysis of the intrinsic signal frequencies of the test members 500 and 600 allows quantitative analysis of signals due to the operation of the test members 500 and 600.

한편, 시험 장치(10)의 베어링 토크 미터(180), 각종 온도 센서 및 압력 센서 등에서 관측된 모든 신호는 제어부(30)로 전달된다.On the other hand, all the signals observed by the bearing torque meter 180, various temperature sensors, pressure sensors, etc. of the test apparatus 10 are transmitted to the control unit 30.

제어부(30)는 신호를 모니터를 통해 가시화하여 사용자가 육안으로 데이터를 확인할 수 있도록 해준다.The control unit 30 visualizes the signal through a monitor so that the user can visually confirm the data.

이와 같은 구성에 따르면, 시험 부재(500, 600)의 볼 대용체와 접촉면 사이의 마찰/마모에 영향을 미칠 수 있는 여러 요소를 다양하게 설정하여 조정할 수 있어, 볼 베어링(1)의 설계에 필요한 정량적이고 정확한 데이터를 제공할 수 있다.According to such a configuration, various factors that can affect the friction / wear between the ball substitute of the test members 500 and 600 and the contact surface can be set and adjusted in various ways, Quantitative and accurate data can be provided.

Claims (8)

볼 베어링의 트라이볼로지 특성 시험을 위한 시험 장치로서,
구동 회전축;
상기 구동 회전축의 반경 방향으로 연장되는 반경 방향 로드;
상기 구동 회전축에 결합되는 링 부재;
상기 반경 방향 로드의 단부에 결합되는 말단 부재를 포함하고,
상기 링 부재의 측면 및 상기 말단 부재의 단부면 중 어느 하나에는 볼 대용체가 형성되고, 다른 하나에는 상기 볼 대용체가 접촉하는 접촉면이 형성되며,
상기 반경 방향 로드가 상기 말단 부재를 상기 링 부재에 밀착시켜 하중을 가한 상태에서, 상기 구동 회전축이 회전하여 상기 링 부재를 회전시킴으로써,
상기 볼 베어링의 볼과 상기 볼에 접촉하는 면 사이의 회전 접촉 상태를 재현하고,
상기 링 부재와 상기 말단 부재는 각각 구동 회전축과 반경 방향 로드에 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 시험 장치. As a tester for testing tribological characteristics of ball bearings,
Drive rotation shaft;
A radial rod extending in a radial direction of the drive rotation shaft;
A ring member coupled to the drive rotation shaft;
A distal member coupled to an end of the radial rod,
Wherein a ball substitute is formed on one of the side face of the ring member and the end face of the end member and the contact face on which the ball substitute is contacted is formed on the other side,
And the drive shaft is rotated to rotate the ring member in a state in which the radial rod is in contact with the ring member and the load is applied,
The ball bearing and the ball contacting the ball,
Wherein the ring member and the distal member are detachably attachable to a driving rotary shaft and a radial rod, respectively. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 볼 대용체는 상기 링 부재의 측면을 따라 돌출 형성되는 반구형 단면을 가지는 고리인 것을 특징으로 하는 시험 장치. The method according to claim 1,
Wherein the ball substitute is a ring having a hemispherical cross section protruding along a side surface of the ring member. 제1항에 있어서,
복수의 볼 대용체가 상기 링 부재의 측면을 따라 이격되어 배치되고,
상기 볼 대용체는 반구형 표면을 가지고 상기 링 부재의 측면에서 돌출되는 돌기인 것을 특징으로 하는 시험 장치.The method according to claim 1,
Wherein a plurality of ball substitutes are disposed apart from each other along a side surface of the ring member,
Wherein the ball substitute is a protrusion having a hemispherical surface and protruding from a side surface of the ring member. 제1항에 있어서,
상기 볼 대용체는 상기 볼 베어링의 볼과 동일한 재질로 형성되고,
상기 접촉면은 상기 볼 베어링의 케이지와 동일한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 시험 장치. The method according to claim 1,
The ball substitute is formed of the same material as the ball of the ball bearing,
Wherein the contact surface is formed of the same material as the cage of the ball bearing. 제1항에 있어서,
상기 볼 대용체는 상기 볼 베어링의 볼과 동일한 재질로 형성되고,
상기 접촉면은 상기 볼 베어링의 외륜 또는 내륜과 동일한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 시험 장치. The method according to claim 1,
The ball substitute is formed of the same material as the ball of the ball bearing,
Wherein the contact surface is formed of the same material as the outer ring or the inner ring of the ball bearing. 제1항에 있어서,
상기 말단 부재는,
구형인 볼 대용체를 자유롭게 회전 가능하게 지지하는 지지 부재를 포함하고,
상기 지지 부재는 상기 볼 베어링의 케이지와 동일한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 시험 장치. The method according to claim 1,
The end member
And a support member for freely rotatably supporting a spherical ball substitute,
Wherein the support member is formed of the same material as the cage of the ball bearing. 제7항에 있어서,
상기 볼 대용체가 삽입되는 상기 지지 부재의 내측면에는 상기 볼 베어링의 외륜 또는 내륜과 동일한 재질의 패널이 형성되는 것을 특징으로 하는 시험 장치. 8. The method of claim 7,
Wherein a panel of the same material as the outer ring or the inner ring of the ball bearing is formed on the inner surface of the support member into which the ball substitute is inserted.
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