50 kW급 트랙터 변속기의 베어링 예압 조건에 따른 베어링 내구수명 분석

본 연구는 트랙터 변속기 출력축의 테이퍼 롤러 베어링 초기 예압 조건이 출력축 베어링의 내구수명에 미치는 영향을 분석하기 위해 수행되었다. 트랙터 변속기의 시뮬레이션 모델은 기어트레인 해석 상용 소프트웨어를 이용하여 개발하였으며, 국내 50 kW급 트랙터 기계식 변속기 모델 제원을 이용하였다. 시뮬레이션 모델은 부변속, 4WD, 스파이럴 베벨기어로 구성하였으며, 엔진 동력은 4WD 구동에 따라 전·후 차축으로 전달된다. 출력축 베어링의 품번은 각각 볼베어링은 6307, 왼쪽 테이퍼 롤러 베어링은 30310J, 오른쪽 테이퍼 롤러 베어링은 32310J를 사용하였다. 베어링의 내구수명은 ISO 281 규격을 통하여 계산하였으며, 왼쪽 테이퍼 롤러 베어링의 예압량을 0~700 ㎛로 변화시킴에 따라 출력축 베어링 내구수명을 비교·분석하였다. 시뮬레이션 결과, 볼베어링의 내구수명은 약 10,000시간으로 일정하게 나타났다. 왼쪽 테이퍼 롤러베어링의 내구수명은 예압량 100 ㎛까지 약 14,000시간으로 일정하게 나타났으며, 이후 약 7,000시간까지 감소하는 것으로 나타났다. 반면, 오른쪽 테이퍼 롤러 베어링의 내구수명은 예압량 100 ㎛까지 약 12,000시간으로 증가하였으며, 이후 약 2,000시간으로 크게 감소하는 것으로 나타났다. 이에 따라, 본 연구에서는 트랙터 변속기 설계 요구 수명인 5,000시간을 만족시키기 위한 최적의 테이퍼 롤러 베어링 예압량은 100 ㎛로 판단하였으며, 향후 트랙터 변속기의 최적 설계를 위한 테이퍼 롤러 베어링 예압량 선정에 대한 기초 자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.