선박용 디젤기관의 캠축 손상사례에 대한 연구 (A case study on the camshaft failure of a marine diesel engine)

서지정보

· 발행기관 : 한국마린엔지니어링학회
· 수록지 정보 : 한국마린엔지니어링학회지 / 42권 / 6호 / 427 ~ 435페이지
· 저자명 : 김종호

초록

본 연구에서는 항해 중인 700톤급 선박의 디젤 주기관에서 발생한 캠축의 파손에 대한 원인을 조사․분석하기 위하여 수행한 현장검사, 파손부에 대한 시험과 고찰, 참고문헌 및 연구자의 경험 등을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
본선 캠축은 캠축 표면에서 원주 방향으로 발생한 초기 균열이 중심을 향하여 전파된 후 최종적으로 파단되었다. 그리고 초기 균열은 캠축 기어 체결용 너트를 위한 나사산이 끝나는 응력집중부에서 반복되는 회전굽힘 하중에 의해서 발생하였다. 이 회전굽힘 하중의 발생과정은 다음과 같다. ① 아이들 기어 치면에 작용하는 과부하 하중 때문에 발생한 피팅내지 스폴링에 의해서 기어 치면에는 응력집중현상이 발생하게 되고, ② 이 응력집중 때문에 아이들 기어의 이빨이 파손됨에 따라 캠축 기어와 아이들 기어 간에는 비정상적인 틈새가 발생하게 된다. ③ 이 틈새 때문에 캠축 테이퍼 소단부에는 캠축 기어의 무게에 의한 하중뿐만 아니라 2개 기어 간의 불규칙한 마찰 때문에 발생하는 하중 등이 추가로 부가되고, ④ 또한 아이들 기어의 이빨이 파손됨에 따라 아이들 기어는 더 이상 캠축 기어를 받쳐주는 베어링 역할도 하지 못하게 됨에 따라, ⑤ 베어링으로 지지되면서 회전하는 캠축의 테이퍼 소단부에는 회전굽힘 하중이 부가된다.

영어초록

In this study, to investigate and analyze the failure cause of the camshaft of the main diesel engine of a 700 gross tonnage ship during sailing, the following conclusions were obtained through the onboard survey, a literature review of similar failures, inspection of the fracture surface, and the researcher’s experience. The camshaft fractured after the initial cracks generated in the circumferential direction on the camshaft surface extended toward the center. The initial cracks were caused by repeated rotational bending loads at the stress concentration region where the thread for the camshaft gearing nut ends. The following process generates this type of rotational bending load. ① The stress concentration phenomenon occurs on the gear tooth surface due to the fitting or spalling caused by the overload generated on the idle gear tooth surface. ② An abnormal gap is created between the camshaft gear and the idle gear as the teeth of the idle gear are damaged due to the stress concentration.
③ The small end of the camshaft taper is additionally burdened with not only the load due to the weight of the camshaft gear but also the load caused by the irregular friction between the two gears. ④ As the idle gear is damaged, it can no longer serve as a bearing for supporting the camshaft gear. ⑤ A rotational bending load is added due to the small end of the camshaft taper rotating while being supported by the bearing.

참고자료

· 없음