축 하중 지지: 움직이는 콘, 메인 샤프트 및 재료 분쇄로 인한 수직력(최대 수천 킬로뉴턴)을 흡수하여 주요 구성 요소의 축 방향 변위를 방지합니다.
회전 촉진: 축 안정성을 유지하면서 메인 샤프트 또는 조정 링의 원활한 회전을 허용하여 마찰과 에너지 손실을 줄입니다.
정렬 유지 관리: 메인 샤프트가 프레임과 동심원을 유지하도록 하여 맨틀, 오목한 부분 또는 기타 구성 요소의 불균일한 마모를 일으킬 수 있는 정렬 불량을 방지합니다.
윤활 통합: 윤활 시스템과 함께 작동하여 접촉 표면에 오일을 균등하게 분배하여 높은 하중 하에서 마모와 열 발생을 최소화합니다.
추력 칼라(회전 요소): 메인 샤프트에 부착되는 디스크 모양의 부품으로, 베어링 패드와 접촉하는 정밀 가공된 추력면(라0.8~1.6μm)을 갖추고 있습니다. 고강도 합금강(예: 42CrMo)으로 제작되었으며, 표면은 경화 처리(HRC 50~55)되어 있습니다.
추력 패드(고정 요소): 스러스트 칼라에 대한 축방향 하중을 지지하는 분할형 또는 원형 패드(3~8개)입니다. 바빗 금속(주석 기반: 주석 83~85%, 에스비 11~13%), 청동(ZCuSn10Pb1) 또는 내마모성 오버레이가 있는 강철 백킹 바이메탈 소재로 제작됩니다.
베어링 하우징: 프레임이나 조정 링에 장착되어 추력 패드를 제자리에 고정하는 원통형 또는 환형 케이싱입니다. 주철(HT300) 또는 주강(ZG270-500)으로 제작되며, 윤활유 분배를 위한 오일 홈이 있습니다.
윤활 시스템:
오일 유입/유출 포트: 칼라와 패드 사이의 접촉면에 가압 윤활제(미네랄 오일이나 합성 그리스)를 공급하는 하우징 내부의 채널입니다.
오일 그루브: 베어링 하우징이나 패드 표면에 원주형 또는 방사형 홈을 만들어 오일을 균일하게 분배하고 건조 마찰을 방지합니다.
핀/클립 위치 지정: 하우징 내의 추력 패드를 고정하여 하중 하에서 회전이나 변위를 방지하는 장치입니다.
밀봉 요소: 윤활유 누출을 방지하고 먼지, 물 또는 광석 입자로 인한 오염을 차단하는 O-링 또는 미로형 씰입니다.
재료 선택: 고강도 합금강(42CrMo)은 우수한 인장 강도(≥1080 엠파)와 충격 인성(≥60 J/센티미터²)을 가지고 있어 선택되었습니다.
단조: 강철 괴철을 1100~1200°C로 가열한 후 개방형 단조를 통해 디스크 모양으로 단조하여 결정립 구조를 미세화하고 내부 결함을 제거합니다.
열처리: 담금질(850~880°C, 유냉) 후 템퍼링(550~600°C)을 통해 코어 경도 HRC 28~35를 달성합니다. 스러스트 표면은 내마모성을 위해 HRC 50~55로 고주파 열처리됩니다.
가공: CNC 선삭 및 연삭 공정은 추력 표면의 평탄도(≤0.01 mm/m)와 표면 거칠기(라0.8 μm)를 달성하며, 외경에 대한 치수 허용 오차(±0.02 mm)를 제공합니다.
재료 선택: 주석 기반의 바빗 금속(주석-에스비-구리 합금)은 마찰 계수가 낮고(≤0.1) 사소한 정렬 불량에 대한 적응성이 우수하기 때문에 사용됩니다.
주조: 배빗 금속은 원심 주조 또는 중력 주조를 통해 강철 백킹 플레이트(Q235) 위에 주조되어 2~5mm 두께의 오버레이를 형성합니다. 강철 백킹은 금속 접합을 위해 사전 세척 및 거칠게 처리됩니다.
가공: 패드 표면은 평탄도(≤0.02 mm/m)와 표면 거칠기(라1.6 μm)를 달성하기 위해 연삭됩니다. 윤활을 위한 홈은 표면에 정밀한 깊이(0.5–1 mm)로 밀링 가공됩니다.
재료 선택: 회주철(HT300)은 인장 강도가 ≥300 MPa이고 진동 감쇠 및 가공성이 우수하여 선택되었습니다.
모래 주조: 레진 본딩된 모래 주형을 사용하여 하우징을 주조하며, 코어는 오일 채널과 장착부를 형성합니다. 주입 온도는 1380~1420°C입니다.
열처리: 550~600°C에서 어닐링하면 주조 응력이 완화되어 기계 가공 중 변형 위험이 줄어듭니다.
가공: CNC 밀링 및 드릴링 공정을 통해 중요한 형상에 대한 치수 허용 오차(±0.1mm)를 고려하여 장착 구멍, 오일 포트, 패드 홈을 만듭니다.
스러스트 패드 설치: 패드는 약간의 간섭 맞춤(0.01~0.03mm)으로 하우징 홈에 눌려 들어가고 위치 핀으로 고정됩니다.
윤활 시스템 통합: 오일 채널을 청소하고 흐름을 테스트한 후 누출을 방지하기 위해 씰을 설치합니다.
스러스트 칼라 정렬: 칼라는 메인 샤프트에 장착되고 다이얼 인디케이터를 사용하여 샤프트 축에 대한 수직성(≤0.05 mm/m)을 점검합니다.
런아웃 테스트: 조립된 베어링을 무부하 조건에서 회전시켜 반경 방향 및 축 방향 흔들림을 측정하여 값이 ≤0.05mm가 되도록 합니다.
재료 테스트: 화학 성분 분석(분광법)을 통해 합금(예: 42CrMo, HT300)의 적합성을 검증합니다. 경도 시험(로크웰/브리넬)을 통해 표면 및 중심부 경도가 사양을 충족하는지 확인합니다.
치수 검사: 좌표 측정기(CMM)는 칼라, 패드, 하우징의 주요 치수를 검사하여 공차 준수 여부를 확인합니다. 평탄도와 평행도는 광학 플랫을 사용하여 검증합니다.
비파괴 검사(비파괴검사):
초음파 검사(유타)는 추력 칼라의 내부 결함(균열, 이물질 등)을 감지합니다.
자기 입자 검사(엠피티)는 칼라의 추력 표면에 표면 균열이 있는지 검사합니다.
접합 테스트(초음파 또는 박리 테스트)를 통해 추력 패드의 바빗-강철 접합(박리 없음)이 보장됩니다.
성능 테스트:
하중 테스트는 정격 축 하중의 120%를 1시간 동안 적용하여 온도 상승(주변 온도보다 ≤40°C)과 마모(≤0.01mm)를 모니터링합니다.
마찰 테스트는 시뮬레이션된 작동 조건에서 마찰 계수를 측정하며, 적절한 윤활을 통해 ≤0.15의 값이 필요합니다.
윤활 검증: 오일 채널의 압력 테스트를 통해 막힘이 없는지 확인하고, 유량이 설계 사양을 충족하는지 확인합니다.
