2-for-1 연사기용 스핀들의 고속화 및 성능 향상

국문 초록 (Abstract)

2 for 1 연사기는 폴리에스터와 같은 장섬유에 꼬임을 주어 자연섬유와 같은 특성을 갖게 하는 기계이다. 연사기의 스핀들은 10,000rpm 이상의 고속으로 회전하며 스핀들의 회전속도는 연사기의 생산성과 직결되기 때문에 스핀들의 고속화는 연사기의 성능향상에 가장 중요한 역할을 한다고 볼 수 있다.
연사기의 스핀들은 베어링으로 지지되어 있는데 저널 베어링이나 구름 베어링이 사용된다. 이들 베어링은 실의 중량을 포함한 스핀들 전체의 중량을 축하중으로 받고 있으며 벨트로 구동되므로 반경방향의 하중도 받고 있다. 연사기는 정지하지 않고 일주일 이상을 연속 운전하는 경우가 많으며 따라서 사소한 고장이 없어야 한다. 베어링은 연사기에서 가장 취약한 부품 가운데 한가지로서 장시간 운전과 고속회전으로 인해 손상되기 쉽다. 연사기의 여러 부품 가운데 베어링의 수명특성이 가장 중요한 이유가 여기에 있다.
본 연구는 구름 베어링의 수명인자 중 하중의 방향 변화에 따른 수명특성 변화를 실험적으로 고찰하는데 그 목적이 있다. 구름 베어링의 수명은 통상 베어링 구성요소 중 어느 한 부분에서라도 최초로 피로 현상에 의한 파손이 나타날 때까지의 시간으로서 정의된다. 이러한 피로로 인한 결함을 검출하는 방법으로서 본 연구에서는 비접촉식 변위 센서를 이용하여 소형 구름 베어링으로부터 발생되는 진동신호를 분석하였다.
주파수 영역에서의 분석은 베어링의 구성요소의 결함 부위를 찾는데 유용하며, 작은 결함들로 인한 충격파를 검출하는데는 시간 영역에서의 데이터들이 더 유용하다. 실험의 결과, 반경 방향의 하중만을 받는 것보다 축 방향과 반경 방향의 하중을 동시에 받고 있는 상태가 더 수명이 길어짐을 알 수 있었다. 또한 시간에 따른 베어링의 파손의 진전 과정을 주파수 영역과 시간 영역의 실험적 데이타를 제시함으로써 구름 베어링의 상태 진단에 유용하게 쓰일 수 있을 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The spindles in a 2 for 1 twister are supported by bearings which are exposed to axial and radial loads. Since the spindles rotate at the speed of 10,000rpm of higher and the twister runs more than 5 days continuosly, the life characteristics of the bearings are of great significance.
The purpose of this study is to consider the life characteristic of rolling-element bearing with changing load direction. In general, the life of rolling-element bearing is defined as total time until the first crack of spall occur on any point in rolling bearing. The displacement transducer is used to detect these faults due to fatigue and the vibration signal from miniature rolling-element bearing is analyzed in this study.
Frequency domain analysis is useful to find the false position in rolling bearing. Time domain analysis, however, is more useful to detect the shock pulse due to small fault. The results of experiment provide that the rolling-element bearing fatigue life under axial and radial load is longer than the fatigue life under only radial load. Also, this paper presents the experimental data in frequency domain and time domain which shows procedure of bearing failure and will be useful for rolling bearing condition monitoring.

목차 (Table of Contents)

• 요약문
• Summary
• 1. 서론
• 2. 기본 이론
• 3. 실험 장치 및 실험 방법
• 4. 실험 결과
• 5. 결론
• References