RCF Pitting Test Rig – Three Discs on Roller (SRR Controlled)

PITTNG 이란 ?

베어링이나 기어에서는 회전에 따라 발생하는 접촉면이, 고접촉 응력이 반복적으로 작용하게되고, 반복적인 접촉 응력이 누적되면서 재료 내부에 미세 균열이 형성되고, 이 균열이 표면까지 진행되어 작은 작은 점(點) 형태로 떨어져 나가는 박리 현상을 피팅(Pitting)이라 합니다. Macro Pitting(내부균열시작)과 Micro Pitting(표면균열) 이 있습니다.

PITTING TEST 란 ?

PITTING TEST 는 구름-미끄럼 접촉 조건에서 반복 하중을 가하여 표면에 발생하는 미세 피팅(Micro Pitting) 및 매크로 피팅(Macro Pitting) 손상을 재현하고, 소재 열처리 윤활 조건에 따른 구름접촉피로(RCF) 수명을 평가하는 시험 입니다.

모델 ST-PR – Pitting 시험기 – 개념

  1. Three-Disc-on-Roller 구조를 적용한 구름-미끄럼 접촉 피팅 전용 시험기로, 실제 베어링 및 기어 접촉 조건을 실험실 환경에서 재현 합니다.
  2. Three Disc 구조는 접촉 이벤트 수를 증가시키면서도 반력을 대칭 분산시켜, 회전 기계의 정렬 안정성과 시험 효율을 동시에 향상시키는 설계입니다.
  3. Rolling Contact Fatigue (RCF) 환경에서 매크로 피팅(Macro Pitting)과 마이크로 피팅(Micro Pitting) 발생 메커니즘을 정밀 분석할 수 있습니다.
  4. 가변 Slide Roll Ratio (SRR), 즉 미끄럼-구름 접촉 비율을 수동형 기어 변경을 통하여 미끄럼 조건 제어 가능.
  5. 정밀 공압 하중 제어를 통해 접촉 압력을 구현합니다.
  6. Traction(견인력) 측정과 Electrical Contact Resistance (ECR) 분석을 통해 윤활 상태와 표면 손상 거동을 종합적으로 평가할 수 있습니다.

RCF 구름접촉피로 시험기인데, 왜 SRR(Slide Roll Ratio)을 제어하나 ?

  1. RCF 시험기에 Slide Roll Ratio(SRR) 제어 기능을 포함한 이유는, 실제 기어와 베어링 접촉이 순수 구름이 아니기 때문입니다.
  2. 산업 현장에서는 항상 미세 미끄럼이 존재하며, 이로 인해 표면 전단응력이 증가하고 Micro Pitting과 같은 표면 기인 피로가 발생 합니다.
  3. 따라서 SRR 제어는 실제 작동 조건을 재현하고, 윤활 거동과 표면 손상 메커니즘을 보다 현실적으로 평가하기 위해 필수적인 기술 입니다.
ST-PR-Three-Disc-On-Roller-Type-피팅 시험기 개념도

Three Disk on Roller 형상의 PITTING TEST 시험기

(중앙의 작은회색 롤러가 구동롤러이자 샘플 롤러)

ST-PR-Three-Disc-On-Roller-Test Machine-Concept

모델 ST-PR – Pitting Test 시험기

SRR 미끄럼-구름 비율 변경 : 수동식 기어 변경

ST-PR-Three-Disc-On-Roller-Slide Roll Ratio Change-Concept

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모델 ST-PR – Pitting 시험기 – Three Disc on Roller 타입 – 개요

ST-PR Pitting Rig는 Three-Disc-on-Roller 구조를 채택한 시험기로,


  • 구름-미끄럼 접촉(Rolling-Sliding Contact) 조건에서 발생하는 구름접촉피로(RCF, Rolling Contact Fatigue) 파손 메커니즘을 분석하기 위해 설계되었습니다.

  • 본 장비는 건식(Dry) 및 윤활(Lubricated) 조건 모두에서


  • 매크로 피팅(Macro Pitting) 및 마이크로 피팅(Micro Pitting) 현상을 재현하여 분석할 수 있습니다.

  • 시험 롤러 시편은 단일 한개의 모터로 구동되며,


  • 기어 쌍(Gear Pairs)을 이용한 *순환 토크 메커니즘(Circulating Torque Mechanism)*을 적용하여 고용량 구동 모터가 필요하지 않도록 설계 되어 경제적인 가격의 시험기를 구현 하였습니다.


  • 또한, 다양한 *슬라이드-롤 비율(SRR, Slide Roll Ratio) 변경*은 적절한 기어 조합을 선택하거나 디스크 및 시험 롤러의 직경을 변경함으로써 구현할 수 있습니다.

모델 ST-PR – Pitting 시험기 – 내부 구조

  • 3 Disc 구조는 시편이 1회전시 접촉 이벤트 수를 3회전으로 증가시키면서도 반력을 대칭 분산시켜, 회전 기계의 정렬 안정성과 시험 효율을 동시에 향상시키는 설계 입니다.


  • 하중은 상부 디스크에 장착된 *공압 실린더(Pneumatic Cylinder)*를 통해 가해집니다.


  • 상부 디스크는 미세하게 움직이며 스스로 정렬을 맞출 수 있는 축인 *플로팅 샤프트(Floating Shaft)*에 장착되어 있어 접촉 정렬이 자동으로 보정됩니다.


  • 정밀 **압력 트랜스듀서(Pressure Transducer)**가 가해지는 하중을 측정하며,


  • 이 하중은 시험 롤러(Test Roller)로 전달됩니다.


  • 시험 롤러 역시 플로팅 샤프트에 장착되어 있어 균일한 접촉 조건을 유지 합니다.


  • 이후 하중은 시험 롤러를 통해 하부 디스크들로 전달되며,


  • 하부 디스크는 *고정 샤프트(Fixed Shaft)*에 장착되어 있습니다.


  • 상부 디스크에는 수평 방향으로 작용하는 힘을 측정하기 위해 **로드셀(Load Cell)**이 장착되어 있습니다.


  • 이 수평력은 시험 롤러와 상부 디스크 사이에서 발생하는 트랙션(traction) 힘에 의해 생성됩니다.


  • 또한, 두 개의 하부 디스크는 전기적으로 절연(Electrically Insulated)되어 있으며 브러시(Brush)가 장착되어 있습니다. 이를 통해 롤러 시편과의 접촉을 경유하여 각 디스크 간 *전기 접촉 측정(Electrical Contact Measurement)*이 가능 합니다. 이 기능은 접촉부의 윤활막 형성 상태와 금속 접촉 여부를 확인하기 위한 전기 접촉 저항(ECR) 측정 장치 입니다.

모델 ST-PR – Pitting 시험기 – 시험 구성

  1. 다양한 디스크 및 시험 롤러 형상을 적용하여
  2. 서로 다른 *헤르츠 접촉압(Hertzian Contact Pressure)*과 *슬라이드-롤 비율(Slide-Roll Ratio, SRR)*을 구현할 수 있습니다.
  3. 시험 속도는 고속 모터 스핀들(High-Speed Motor Spindle)과 주파수 인버터(Frequency Inverter)를 통해 제어되며,
  4. 이를 통해 디스크 및 롤러의 원하는 표면 속도(Surface Velocity)를 정확히 설정할 수 있습니다.
  5. 시험 온도는 윤활유 순환 시스템(Lubrication Circulation System)과 온도 피드백 제어 메커니즘을 통해 정밀하게 조절됩니다.

모델 ST-PR – Pitting 시험기 – 상세 사양

Technical Specifications

Size of 3 Discs 62 to 75 mm diameter (each) – can be varied
Size of Test Roller 25 to 38 mm diameter – can be varied
Load Range 0 to 2,000 N
Loading Method Pneumatic
Load Measurement Pressure transducer
Load Control Manual precision pressure regulator
Traction Force Load cell
Contact Resistance Lunn-Furey circuit or LCR circuit
Slide Roll Ratio 0 to ± 30 % – can be varied
Surface Velocity of Test Roller up to 12 m/s
Rotational Speed of Test Roller up to 6,000 rpm
Wear Analysis Optical Screening
Temperature Range Ambient to 150°C
Temperature Sensor k-type thermocouple
Motor 1.5 kW a.c. vector motor with liquid cooling
Control & Data Acquisition PC with COMPEND software and USLIM interface

Control, Measurement & Services

Automatically Controlled Parameters Rotational Speed
Lubricant Temperature
Test Duration
Manually Controlled Parameters Load
Slide-Roll Ratios
Lubrication Flow Rate
Measured Parameters Rotational Speed
Load
Traction (upper disc – test roller)
Electrical Contact Resistance (lower disc – test roller – lower disc)
Vibration Signal (uncalibrated)
Temperature
Test Duration
Services Electricity: 230 V, 6.4 A, 1.5 kW

영국 PHOENIX사의 모델 ST-PR : Phoenix 웹사이트

–> Pitting Test

영국 PHOENIX사의 모델 TE92 : 한미산업 사이트

–> 24가지 다양한 시험이 가능한 고하중 마찰마모시험기

견적과 상담을 요청하시는 시험기의 모델명을 꼭 확인해주세요

마찰마모윤활

열_분석기

베어링 시험기

스크래치,물성

3차원 표면형상

한미산업

1999년 개업 이후, 지난 30여년간

  • Tribology(마찰/마모/윤활/CMP 연마), 스크래치, 고온 경도계, 베어링 시험기 : 미유럽 일본의 유명 제조공급사인 BRUKER, PHOENIX Tribology, TABER, SHINTO Heidon, INNOWEP, AMTEC, TRICO사.
  • 열분석기(DSC,TGA,STA,TMA), 고온진공로 : 스위스 KEP 그룹의 SETARAM SETSAFE, 미국 MRF사, 일본 ENEOS MATERIALS사의 수지 열경화 시험기 등

최첨단 장비들을 국내에 소개 및 판매 기술 지원하여 왔으며, 또한 이기술을 바탕으로 일부 품목 제조를 통하여 국산화에도 노력하여 왔습니다. 앞으로도 더욱 노력하여 국내 기술 발전에 이바지 하도록 하겠습니다.

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