기어박스 폭발?! 누유 현장

정말 상상하기도 싫은 상황이다.
기어박스가 터져버렸다. 심지어 이런 상태로 몇 프레임정도 게임이 진행됐다. 기어박스가 터지는 것도 문제지만 게임이 진행되면 문제가 더 크다. 일이 더 많아진다.
우선 볼과 핀에 오일이 전부 묻게 된다. 핀이 세팅되면서 펜이 지나가는 자리에 모두 오일이 묻는다. 볼도 마찬가지로 지나가는 곳에 오일을 묻힌다. 기계에 묻은 오일은 전부 닦아야 한다.
기어박스 교체는 간단한 작업이라 금방 하지만 오일을 닦아내는 작업은 생각보다 오래 걸린다.

개인적으로 정말 정말 상상하기도 싫은 상황이다.

이번 일에 스스로에게 화가 났다. 분명 기어박스에 문제가 있고 교체를 해야 한다는 사실을 알고 있었다. 문제를 인지했을 당시 바로 작업하지 않았다. 내일 해야겠다는 생각으로 일을 미뤘다.
10분이면 끝났을 작업이 두 시간 이상 걸리는 작업으로 돌아왔다.

 

 

이런 일이 발생하고 나면 수습에 집중한다. 수습을 하고 나서 천천히 원인을 찾고 예방 방법을 찾는다.

아래내용은 그 과정을 담고 있다.

왜 폭발 했을까?!
우선 기어박스가 폭발했다고 말하는 이유는 익스펜션 플러그라는 부품이 빠질 때 펑하고 터지듯이 빠지기 때문이다. 이 부품은 볼트로 고정되거나 하지 않고 그냥 끼워 넣는 부품이다. 그렇기에 기어박스의 내부 압력이 높아지거나 내부 기어의 파손으로 밀려나게 되면 펑하고 터지듯 빠지는 것이다.

정확한 원인은 기어박스를 분해해 봐야 알 수 있다.

내부 압력이 높아진다는 것은 기어박스의 숨구멍이 막혀 있는 상태에서 온도가 높아졌다는 얘기다. 기계가 작동하면 열이 나고 온도가 높아지는 게 정상이지만 과도하게 높아지면 압력도 같이 높아지기 때문에 버티는데 한계가 온다. 그렇다면 온도가 왜 높아지는지 알아야 한다.

우선 모터가 과열될 가능성이 있다. 기어박스는 모터와 직접 연결된다. 이는 모터의 열도 기어박스로 직접 전달된다는 말이다. 모터가 과열된다면 자연스레 기어박스도 과열이 된다.

 

정확한 원인을 파악하기 위해 기어박스를 분해 후 점검했다.

 

모터와 기어박스를 분리했다. 샤프트의 키가 마모됐다. 기어박스의 숨구멍은 열려있는 상태로 사용했다.

익스펜션 플러그가 있던 자리를 자세히 보자.

 

베어링이 밖으로 튀어나오지 않게 고정시켜 주는 리테이닝 링이 파손됐다. 리테이닝 링이 파손되었다는 건 밖으로 밀어내는 힘이 과도하게 발생한 것으로 보인다. 베어링과 연결된 와셔에도 상처가 있는 걸 보면 한순간에 여러 조각으로 파손된 것으로 보인다.

 

 

 

기어도 파손이 됐다. 

 

 

익스펜션 플러그를 보니 확실히 알 수 있었다. 플러그 내부에 찍힘이 보였고 외부에서도 찍힘으로 인해 튀어나온 걸 확인할 수 있다. 

 

정상적인 익스펜션 플러그는 사진과 같다. 찍힘이나 스크래치 없이 깔끔하다.

 

부품들의 상태로 이번 폭발의 원인을 생각해 봤다.

파손된 리테이닝 링이 익스펜션 플러그를 밀어낸 것. 이 원인이 가장 확률이 높다.

 

 

그렇다면 리테이닝 링은 왜 파손되었을까?

리테이닝 링이 파손되는 이유를 알기 위해서는 기어박스의 구조와 동력 전달 과정을 알아야 한다.

기어박스의 동력 전달은 아래와 같다.

 

모터로부터 전달받은 동력(빨간 화살표)은 기어를 통해 회전 방향이 바뀌게 된다(초록색 화살표).

화살표 방향은 실제 방향과 차이가 있을 수 있다. 이해를 돕기 위해 화살표로 표시했다.

 

 

방향이 바뀐 동력(초록색 화살표)은 기어를 통해 샤프트와 연결된 기어로 전달(하늘색 화살표)된다.

이번에는 이 과정에서 문제가 생겼다.

 

 

기어박스 내부에서 발견된 쇳조각이다. 파손된 기어에서 떨어져 나온 조각이다.

 

 

쇳조각이 기어 사이(빨간 동그라미)에 끼이게 되면 동력이 전달되지 못하고 멈추게 된다.

 

 

동력이 전달되지 못하더라도 모터는 계속해서 동력을 전달(빨간색 화살표)하려고 한다. 전달되지 못한 동력(초록색 화살표)의 힘이 기어 샤프트로 향하게 되고(보라색 화살표) 이 힘이 리테이닝 링(보라색 동그라미)으로 전달되는 것이다. 모터에 과도한 힘이 발생하게 되면 모터는 자동으로 멈추게 된다. 모터가 멈추기까지 힘이 계속 전달된다.

지속적으로 과도한 힘을 받은 리테이닝 링은 한순간 파손되는 것이다.

 

 

 

 

기어박스 내부를 살펴보면 오일에 금색 가루들이 묻어 있는 것을 볼 수 있다. 또한 기어박스 내부에 이물질이 묻어 있는 것도 볼 수 있다. 금색 가루는 기어 마모의 증거다. 이런 이물질은 기어박스가 작동하는데 악영향을 끼친다.

 

 

이런 증거들을 종합해서 생각해 본 결과는 아래와 같다.

 

기어박스 내부 기어의 마모

↓

기어의 파손

↓

파손된 기어의 조각으로 작동 시 멈추는 증상이 발생

↓

리테이닝 링에 과도한 힘이 가해짐

↓

리테이닝 링이 파손

↓

파손되면서 익스펜션 플러그를 밀어냄

↓

폭발!!

 

 

 

 

폭발을 막을 수 있는 방법은?

가장 확실한 방법은 정기적인 점검 및 교체 작업이다. 오일 교체 주기에 따라 오일을 교체하고 내부 점검을 실시한다. 모터 또한 같이 점검을 실시해 모터 과열도 사전에 예방할 수 있다.

 

결국 가장 확실한 방법은 주기적인 점검이다.

 

 

기계 관리에 있어 가장 중요한 것은 정기적인 점검과 작업을 미루지 않는 것이다. 사소한 작업이라 할지라도 문제가 생길 것 같으면 바로바로 해야 한다. 

 

 

 

문제가 발생하고 나면 위와 같이 원인을 찾는다. 100% 맞을 수는 없겠지만 원인을 찾고 해결책과 예방법을 찾는다. 같은 증상으로 인해 기계 고장이 생기지 않게 하기 위해서다.

최고의 기술자는 아니지만 내가 할 수 있는 건 다 해서 기계를 잘 관리하고 싶다.