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ボールベアリングについて知っておくべきことすべて
さて、AUB Bearing Manufacturing Co., Ltd.は、長年の実績に基づいてボールベアリングに関するあらゆる情報をまとめています。 ベアリングの製造経験。玉軸受は、内輪と外輪の軌道の間に転がり玉を挟み込み、回転軸と往復動軸に作用するラジアル荷重とアキシアル荷重を支える転がり軸受です。これらのボール ベアリングは、回転用途でスムーズで低摩擦の動きを提供するために使用されます。ボールから内輪へ荷重を伝達し、高性能と長寿命を実現します。この記事では、 さまざまな種類のボールベアリング.
ボールベアリングは、2 つのリング/レース、ボール (転動体)、およびリテーナー (ボールセパレーター) の XNUMX つの主要な部品で構成されています。
外輪はハウジングに固定して取り付けられています。 外輪は、ベアリングからハウジングへのラジアル荷重の伝達にも役立ちます。 内輪は、回転中にシャフトを支持および案内し、回転シャフトに取り付けられます。 転動体の機能は、荷重を運び、軌道全体に荷重を分散することです。
転動体は内輪とは異なる速度で回転しますが、内輪の周りを回転します。 キーパーはボール同士の衝突を防ぐバリアの役割を果たします。 スラストベアリングには、アキシアル荷重と呼ばれる回転軸に平行な荷重がかかります。 スラスト玉軸受は、同じサイズの XNUMX つのリングで構成されます。
玉軸受の種類
ボールベアリングの設計と構造に応じて、いくつかのタイプに分類できます。ボールベアリングの一般的な設計を以下に説明します。続きを読んで、 さまざまな種類のボールベアリング とその用途。
単列アンギュラ玉軸受
複列アンギュラ玉軸受
XNUMX点アンギュラ玉軸受
単列深溝玉軸受
複列深溝玉軸受
複式スラスト玉軸受
ダブルボールベアリング
アンギュラ玉軸受 ベアリングの使用時に、ベアリングがレースとボールの間に接触角を形成するように設計されています。このタイプのボール ベアリングの主な設計上の特徴は、一方または両方のリングのショルダーが他方よりも高いことです。これらのベアリングが適切に機能するには、組み立て中にスラスト荷重を加える必要があります。この荷重（または予圧）により、内輪、ボール、外輪の間に接触線（または接触角）が生じます。予圧はベアリングに組み込むことも、ベアリングをアセンブリに挿入するときに作成することもできます。接触角は 15° ～ 40° の範囲で変化し、ベアリング軸に垂直な線に対して測定されます。アンギュラ玉軸受は、内輪と外輪の軌道が軸受軸方向に相対的にずれています。これは、これらのベアリングが複合荷重、つまり同時に作用するラジアル荷重とアキシアル荷重に耐えるように設計されていることを意味します。これらのタイプのボール ベアリングは、シールまたはシールド付きのさまざまな設計スタイルで入手できます。汚れを防ぐだけでなく、潤滑剤の保持剤としても機能します。これらのベアリングは、ステンレス鋼、セラミックハイブリッド、またはプラスチックで作ることができ、クロム、カドミウム、またはその他のメッキを施すことができます。さらに、事前潤滑、再潤滑、または固体潤滑機能を備えることができます。アンギュラ玉軸受はさらに次のサブタイプに分類されます。
単列アンギュラ玉軸受
これらの軸受は、比較的高い耐荷重能力を提供するために多数のボールを使用し、一方向のアキシアル荷重のみに対応でき、通常は XNUMX 番目の軸受用に調整され、分離不可能な軸受リングを備えています。
単列アンギュラ玉軸受には次のような利点があります。
高い環境収容力
優れた走行性能
汎用的に適合するベアリングの取り付けが簡単
複列アンギュラ玉軸受
背中合わせに配置された XNUMX つの単列ベアリングに対応する設計ですが、XNUMX つの単列ベアリングが軸方向のスペースを取りすぎる場合でも、両方向のラジアル荷重とアキシアル荷重、および傾斜モーメントに耐えることができます。 複列アンギュラ玉軸受には次のような利点があります。
軸方向のスペースが少ない
いずれの方向のラジアル荷重およびアキシアル荷重も受け止めます
傾いた瞬間にも対応
リジッドベアリング配置
XNUMX点アンギュラ玉軸受
XNUMX 点アンギュラ玉軸受は、XNUMX 方向のアキシアル荷重を支持するように設計されており、高い負荷容量を持ち、所定のアキシアル荷重に対して限られたラジアル荷重を支持でき、複列軸受よりもアキシアル空間の使用が少なく、分離可能です。
XNUMX 点アンギュラ玉軸受には次のような利点があります。
両方向のアキシアル荷重に適しています
軸方向のスペースが少ない
高い環境収容力
セパレートデザイン
オイルフローの改善
高いクランプ力を受けたときの内輪の変形が制限される
深溝玉軸受が最も一般的です ボールベアリングの種類 シール、シールド、スナップ リング構成で購入できます。これらのタイプのベアリングのレースの寸法は、含まれるボールの寸法とほぼ一致しています。重い荷物を支えるのにも最適です。深溝ベアリングはラジアル方向とアキシャル方向のサポートを提供します。ただし、接触角を調整してそのような荷重の相対レベルを変更する方法はありません。深溝玉軸受はさらに次のサブタイプに分類されます。
単列深溝玉軸受
単列深溝玉軸受は、最も一般的なタイプの玉軸受です。 それらは非常に広く使用されています。 内輪、外輪の軌道溝は玉の半径より若干大きい半径の円弧状になっています。 ラジアル荷重に加え、両方向のアキシアル荷重も負荷できます。 低トルクのため、高速性と低電力損失が要求される用途に最適です。 また、オープンベアリングの場合、通常、片面または両面に鋼製シールドまたはゴムシールが取り付けられており、グリースが事前に塗布されています。
複列深溝玉軸受
複列深溝玉軸受は、単列深溝玉軸受の設計に相当します。 深く連続した軌道溝がボールと一体化しているため、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重に耐えることができます。 これらのタイプの玉軸受は、単列軸受の耐荷重能力が不十分な軸受配置に適しています。 同じ内径と外径の場合、複列ベアリングは 62 および 63 シリーズの単列ベアリングよりもわずかに幅が広くなりますが、耐荷重能力ははるかに高くなります。 複列深溝玉軸受は、オープン軸受 (シールやシールドなし) としてのみ使用できます。
スラストボールベアリング 純粋なスラスト荷重用に設計されています。これらのベアリングは、ラジアル荷重をほとんどまたはまったく吸収できません。回転要素には、ボール、針、ローラーなどがあります。旋回リングまたはターンテーブル ベアリングは、アキシアル荷重、ラジアル荷重、モーメント荷重に耐えることができます。それらはハウジングやシャフトではなく、ベースの表面に直接取り付けられています。内輪・外輪ともに取付穴があります。内輪、外輪、またはその両方に一体型の歯車を設けることができます。これらのベアリングは、テーブル ベアリング、ターンテーブル ベアリング、旋回リングとして知られています。スラストボールベアリングは、低騒音、スムーズな動作、および高速用途向けの機能を提供します。これらは一方向または双方向ベアリングとして使用でき、選択は負荷が一方向か双方向かによって異なります。
一方向スラスト玉軸受 軌道溝を備えた座金状の軌道輪で構成されています。軸に接続される輪を軸輪（または内輪）、軸受箱に接続される輪を座輪（または外輪）といいます。
複式スラスト玉軸受はXNUMXつの輪があり、真ん中の輪（センターリング）が軸に固定されています。 シャフトの位置ずれや取り付け誤差を補正するために、ハウジングワッシャーの下に調心シートワッシャーを備えたスラストボールベアリングもあります。 通常、打ち抜き鋼製保持器は小型の軸受に使用され、機械加工された保持器は大型の軸受に使用されます。
二相ボールベアリング
XNUMX つのアンギュラ玉軸受を組み合わせて組合せ軸受を形成します。 外輪の面同士を合わせる対面（DFタイプ）、背面合わせ（DBタイプ）、表裏同方向（DTタイプ）などの組み合わせが可能です。 DF および DB 組合せベアリングは、いずれの方向のラジアル荷重およびアキシアル荷重を受けることができます。 DT形は一方向のアキシアル荷重が大きく、各軸受に均等に荷重をかける必要がある場合に使用します。
ボール ベアリングの一般的な設計については理解できたので、次はボール ベアリングの構造タイプについて理解しましょう。
コンラッドボールベアリング
このタイプの玉軸受は、内輪を外輪に対して偏心させて組み立てられており、XNUMXつの輪が一点で接触するため、接触点の反対側には大きな隙間が生じます。 ボールはギャップに挿入され、ベアリング アセンブリの周囲に均等に配置され、リングが同心になります。 ボール相互の位置を維持するためにボールにケージを取り付けることで組み立てが完了します。
Conrad ベアリングはラジアル荷重とアキシアル荷重の両方に耐えることができますが、ベアリング アセンブリに荷重できるボールの数が限られているため、荷重容量が低いという欠点があります。 おそらく最もよく知られている工業用ボール ベアリングは、深溝コンラッド スタイルです。 ベアリングはほとんどの機械産業で使用されています。
溝入れ玉軸受
スロットフィルラジアルベアリングでは、内輪と外輪の片面に切り欠きがあり、切り欠きの位置を合わせると、できたスロットにボールを滑り込ませて軸受を組み立てることができます。スロットフィルベアリングには、ボールを組み立てることができるという利点があり、その結果、同じ寸法および材料タイプのコンラッドベアリングよりも高いラジアル荷重容量が得られます。しかし、スロットフィルベアリングは大きなアキシアル荷重に耐えることができず、スロットによりレースに不連続性が生じ、強度にわずかではありますが悪影響を及ぼす可能性があります。
自動調心玉軸受
自動調心玉軸受 は 2 列のボールを備えており、外輪には共通の球面軌道があり、内輪には途切れることのない 2 つの深い軌道溝があります。開封済みまたは密封済みのものが入手可能です。これらのタイプのボールベアリングは、たとえばシャフトのたわみによって引き起こされる、ハウジングに対するシャフトの角度のずれの影響を受けません。
自動調心ボールベアリングの利点は次のとおりです。
静的および動的ミスアライメントに対応
優れた高速性能
最小限のメンテナンス
低摩擦
優れた軽負荷性能
自動調心玉軸受は、ファンなどの騒音と振動のレベルを下げることができます。
リニアボールベアリング
リニアボールベアリングは、一方向に自由に動くように設計されています。 これらは最も広く使用されている種類のリニア スライドであり、単軸リニア設計に沿ったスムーズで正確な動作を保証します。 自己潤滑技術を備えたこれらのボール ベアリングは、最適な性能と信頼性を実現します。 これらは、ベースの交互の側面にある XNUMX つのロッド内に組み込まれた XNUMX つの直線状のボールベアリング列で構成されています。
ラジアルボールベアリング
ラジアルボールベアリングは幅広い用途に適しており、優れたレベルの性能を発揮します。 これらのタイプのボール ベアリングは、シャフトにかかるラジアル荷重またはアキシアル荷重に耐えることができます。 ただし、このような荷重を組み合わせて適用するには、軸方向の角度接触が必要です。 アキシアルラジアル軸受角度の調整により、アンギュラ玉軸受とともにアキシアル荷重とラジアル荷重を均等に分散できます。
リリーフレースボールベアリング
リリーフレースボールベアリングは、名前が示すように、内輪の外径を片側で小さくするか、外輪の内径を片側で大きくすることによって「リリーフ」されています。 これにより、より多くのボールを内輪または外輪に組み込んでリリーフ上に圧入することが可能になります。 場合によっては、組み立てを容易にするために外輪が加熱されることがあります。 スロットフィル構造と同様に、リリーフレース構造では、コンラッド構造よりも多くのボールを使用でき、最大で総ころを含み、追加のボール数により追加の負荷容量が得られます。 ただし、リリーフレースベアリングは、一方向の大きなアキシアル荷重のみをサポートできます。
破損したレースボールベアリング
ラジアルボールベアリングにボールを取り付ける別の方法は、リングの 1 つを完全に半径方向に「破断」し、ボールを押し込み、破断部分を再組み立てしてから、一対のスチールバンドを使用して破断したリングを保持することです。セクションを整列させます。繰り返しますが、これにより、完全なボール補完を含むボールが使用可能になりますが、スロット充填またはリリーフレース構造とは異なり、どちらの方向でも大きな軸方向荷重をサポートできます。
フランジ付きベアリング 外輪にあるので軸方向の位置決めが簡単になります。このようなタイプのボール ベアリングのハウジングは、均一な直径の貫通穴で構成できますが、ハウジングの入口面は穴の軸に対して真に垂直に機械加工する必要があります。しかしながら、そのようなフランジは製造コストが非常に高い。軸受外輪のコスト効率の高い配置は、外径の一方または両方の端にスナップ リングの溝を設け、同様の利点をもたらします。スナップリングはフランジの役割を果たします。
リテーナ入りボールベアリング
ケージ 通常、コンラッド スタイルのボール ベアリングにボールを固定するために使用されます。他の構造タイプのボールベアリングでは、特定の保持器の形状に応じてボールの数が減り、負荷容量が低下する場合があります。保持器がなければ、接線方向の位置は 2 つの凸面が相互に滑ることによって安定します。保持器を使用すると、対応する凹面内での凸面の滑りによって接線方向の位置が安定し、ボールのへこみが回避され、摩擦が低くなります。
ハイブリッドボールベアリング
セラミックベアリングボール サイズや材質にもよりますが、スチール製よりも重量が最大 40% 軽量になります。これにより、遠心荷重と横滑りが軽減されるため、ハイブリッド セラミック ベアリングは従来のベアリングよりも 20% ～ 40% 速く動作できます。これは、ベアリングが回転するときに、外輪の溝がボールに対して内側に及ぼす力が小さくなるということを意味します。この力の減少により、摩擦と転がり抵抗が減少します。ボールが軽いため、ベアリングの回転が速くなり、速度を維持するために消費する電力が少なくなります。
これらのベアリング セラミックボールとレースの両方を使用します。これらのベアリングは腐食に強く、潤滑を必要とすることはほとんどありません。ボールとレースの剛性と硬度により、これらのベアリングは高速走行時に騒音が発生します。セラミックの剛性により、これらのベアリングは脆くなり、荷重や衝撃が加わると亀裂が入りやすくなります。ボールとレースの硬度は同じであるため、高速で摩耗するとボールとレースの両方に欠けが発生し、火花が発生する可能性があります。
ボールベアリングに使用される材質
この ボールベアリングの製造に使用される材料 リングの素材は大きく異なりますが、常に注目されているのは素材です。これにより、ケージ、外輪、内輪の協調的な相互作用が保証されます。これは、アプリケーションにベアリングの加熱または冷却が含まれる場合に重要となることがよくあります。ボールベアリングの走行性能は重要です。彼らは良いに違いない。以下は、ボール ベアリングの製造に使用される最も一般的な材料のリストと、それらがリングの材料とどのように関係するかです。
硬度が高いため、寿命が長くなります
低コスト
120°C の一定温度、最大 150°C の断続的な温度に適しています
耐食性が悪い
これは、ほとんどのボール ベアリングの標準鋼です。 ステンレス鋼よりも硬く、寿命が長くなります。 また、標準的な 440 グレードのステンレス鋼よりも優れた低騒音特性を備えています。 クロム鋼は実際にはクロム含有量が低く、耐食性がありません。 クロム鋼は最大 120°C の連続温度に耐えることができます。 この温度を超えると、寸法変化が大きくなり、硬度が影響を受け、耐荷重が低下します。 断続的には 150°C まで耐えられますが、この温度を超えるとベアリングの寿命が大幅に短くなります。
グレード 440 マルテンサイト系ステンレス鋼 (接頭辞「S」)
水や多くの弱い化学薬品に対する優れた耐食性
-70℃～250℃の一定温度または300℃の断続温度に最適
クロム鋼よりわずかに柔らかいため、定格荷重が低くなります。
塩水または塩水噴霧中での腐食、耐酸性および耐アルカリ性が低い
クロム鋼より高価
グレード 440 ステンレス鋼は、クロム含有量が高く、ニッケルが添加されているため耐食性に優れており、耐食性ボール ベアリングに最も一般的に使用されています。 クロムは空気中の酸素と反応して鋼の表面に不動態皮膜と呼ばれる酸化クロムの層を形成します。 熱処理により硬化し、強度と耐食性を兼ね備えています。 グレード 300 オーステナイト鋼とは異なり、この鋼は磁性を持ちます。
AISI440グレードの耐荷重はクロム鋼に比べて約20%低いため、定格寿命は若干短くなります。 このグレードは、淡水や一部の弱い化学物質にさらされた場合には良好な耐食性を示しますが、海水環境や多くの攻撃的な化学物質に接触すると腐食します。
KS440/ACD34/X65Cr13 グレードのステンレス鋼は炭素含有量が低く、標準の AISI440C グレードと比較して、より高い耐食性、より高い耐荷重性 (クロム鋼よりも約 10% 低い)、および優れた低騒音特性を備えています。 グレード 440 ステンレス鋼は、クロム鋼よりも高い温度 (一定で最大 250 °C、断続的に最大 300 °C) にも耐えることができますが、耐荷重は低下します。 300℃を超えるとベアリングの寿命が大幅に短くなります。
水、塩水および多くの化学物質に対する優れた耐食性
最大 500°C の全負荷温度に最適
-250℃までの極低温用途に最適
磁場に対する無視できる応答
歩留まりが低いため、グレード 440 よりも高価です。
非常に低い負荷と低速にのみ適しています
低ノイズ用途には適さない
海水、塩水噴霧、特定の酸/アルカリに対する耐食性を高めるために、グレード 316 ステンレス鋼ベアリングが使用されています。鋼は最大 500°C の温度で使用できるため、非常に高温の用途に適しています。鋼は-250℃まで延性を保つため、極低温用途にも使用できます。 440 グレードのベアリングとは異なり、316 ステンレス鋼のベアリングは磁場に対する反応が無視できるため非磁性として分類されますが、316 ステンレス鋼は冷間加工後に磁性を示す可能性があります。
グレード 316 ステンレス鋼は熱処理によって硬化することができないため、低い負荷と速度にしか対応できません。 316 ステンレス鋼ボール ベアリングは、同等の 440 クラス ベアリングよりも負荷と速度定格が大幅に低くなります。グレード 316 ステンレス鋼は、喫水線より上で使用したり、きれいな水で洗い流したときに一時的に水没したりした場合に、海洋環境で優れた耐食性を示します。ベアリングに定期的に高速水流がかからない限り、永久的な水没には適しません。これは、ステンレス鋼の表面の不動態皮膜が酸素の存在に依存して再生するためです。停滞した海水や泥/シルトの下など、低酸素の水中海洋環境では、鋼は孔食や隙間腐食を起こしやすい可能性があります。 316 ステンレス鋼は暖かい海水に対する耐性が劣ります。 30℃を超える海水では孔食が発生する危険性があり、10～15℃では隙間腐食が発生する可能性があります。グレード 316 は、440 よりも依然として耐食性があります。グレード 316 ステンレス鋼で作られた軸受は、適切な保持器材料が使用されているか、軸受が完全に充填されている限り、高温で使用できます。 316 ステンレス鋼ベアリングの保持器には、ポリエチレン、PEEK、または PTFE が一般的に使用されます。
エンジニアリングプラスチック
アセタール樹脂/POM-C(AC)
水、塩水、弱い薬品に対する優れた耐食性
非磁性
準精密級のみ可能
温度範囲-40°C〜 + 110°C
非常に低い負荷と低速のみに適しています
ピーク (PK)
水、塩水、およびほとんどの化学物質に対する優れた耐食性
良好な高温性能
非磁性
-70℃～+250℃の広い温度範囲
半精度のみですが強度が高いため、他のプラスチックよりも高い負荷と速度に適しています
ポリエチレン（PE）
水、塩水および多くの化学物質に対する優れた耐食性
吸湿性が極めて低い
非磁性
温度範囲 -40°C ～ +80°C
低負荷、低速、準精密のみに適しています。
PTFE(PT)
水、塩水、およびほとんどの化学物質に対する優れた耐食性
吸湿性が極めて低い
良好な高温性能
非磁性
-190°C ～ +200°C の非常に広い温度範囲
他のプラスチックよりも低い荷重と速度に適しており、半精度のみに適しています。
PVDF（PV）
水、塩水、およびほとんどの化学物質に対する優れた耐食性
吸湿性が極めて低い
アセタールやポリプロピレンよりも高い温度に耐えることができます
非磁性
-50°C ～ +150°C のかなり広い温度範囲
低負荷、低速、準精密のみに適しています。
AUB の標準ポリマー耐食性ベアリングには、ポリオキシメチレン樹脂 (POM-C) リング、ナイロン (PA66) ケージ、および 316 ステンレス鋼またはガラス製のボールが付いています。 食品用途にも適しています。 ただし、特定の化学物質の存在下では腐食し、PA66 ケージは長時間放置すると水を吸収し、引張強度が低下します。 リング、ケージ、ボールには、ポリプロピレン、PTFE、PEEK、PVDF などの代替材料が多数あります。
すべてのプラスチック ベアリングは半精密ベアリングであり、316 ステンレス鋼ベアリングと同様、精密用途には使用しないでください。 PEEK は材質が柔らかいため、耐荷重能力に優れていますが、低荷重および低速以外には適していません。 PTFE、PEEK、および PVDF 材料は耐食性が異なり、全体的に最高の耐薬品性を提供します。
プラスチックベアリングを高温で使用する場合は、正しい材料を選択するように注意する必要があります。 アセタール ベアリングは 110°C を超える温度では使用できません。ポリプロピレンは 80°C までの温度でのみ使用してください。ただし、他の材料、特に PTFE と PEEK は優れた耐高温性を備えており、負荷が低いにもかかわらず、250°C までの温度に適しています。 PTFEの評価。 一般に、プラスチックベアリングは真空用途には推奨されません。 例外は PEEK で、非常に優れたガス放出特性を持っています。
セラミック
ジルコニア / ZrO2 (接頭辞「CCZR」)
酸やアルカリに対して高い耐食性がありますが、熱水や蒸気に長時間さらされると劣化する可能性があります。 湿気または水の存在下でのジルコニアの低温劣化に関する研究も行われています。 表面がいくらか弱くなっている証拠はありますが、ベアリングの性能への影響は決定的ではなく、低温または室温でジルコニアベアリングに深刻な影響を与えるとは考えられていません。
ケージなしで-190℃～400℃の広い温度範囲
非磁性かつ電気絶縁性
スチールベアリングよりも速度と負荷が低い
低ノイズ用途には適さない
鋼の密度の 75%
他のセラミックスよりも曲げ強度が高く、弾性率が低いため、小さな衝撃荷重やしまりばめに優れています。
クロム鋼と同様の膨張、および 440 ステンレスと同じであるため、高温でのスチールシャフトの使用に問題はありません
水、塩水、酸、アルカリに対する非常に優れた耐食性
ケージなしで -210°C ～ 800°C の非常に広い温度範囲
非磁性、電気絶縁性があり、高真空用途での使用に適しています。
精密スチールベアリングよりも速度と負荷は低いですが、高速ハイブリッドベアリングにはSi3N4ボールが使用されています
低ノイズ用途には適さない
鋼の密度の40%
熱膨張が非常に低いため、高温用途向けのシャフト/ハウジングの適合を考慮してください。
衝撃荷重や締まりばめには推奨されません
セラミックスの中で最高の耐食性
ケージなしで最高 1600°C までの最高の高温性能
非磁性
導電性
鋼の密度の40%
熱膨張が非常に低いため、高温用途向けのシャフト/ハウジングの適合を考慮してください。
最も脆いため衝撃荷重に耐えられない
在庫から供給されない
フルセラミックベアリングはスチールベアリングよりもはるかに高価であるため、スチールベアリングには過酷すぎる環境でよく使用されます。これらは、使用する材料や化学薬品に応じて、優れた耐食性から優れた耐食性を持ち、通常は無潤滑で供給されます。これらは非磁性であり、炭化ケイ素とは異なり、電気絶縁性を持っています。フルセラミックベアリングには、PTFE または PEEK ケージが付いているか、またはケージなしの総ころタイプとして供給される場合があります。完全なサプリメントとして供給される場合、非常に高温でも使用できます。
セラミックは鋼よりもはるかに硬いため、脆くなります。スチールは塑性変形により大きな衝撃に耐えることができますが、セラミックは割れやすいです。したがって、フルセラミックベアリング、特に窒化ケイ素や炭化ケイ素は、大きな衝撃荷重がかかる可能性がある場所での使用には推奨されません。脆性が高いため、フルセラミックベアリングはスチールベアリングの約 65% ～ 75% の荷重に耐えることができます。フルセラミックベアリングの限界速度は、同じスチールベアリングの速度のわずか約25%です。これは、リングの真円度が低く、スチールに比べて曲げ強度が低いため、突然の破損のリスクが大きいためです。
高温用途で窒化ケイ素または炭化ケイ素ベアリングをスチールシャフトまたはハウジングとともに使用すると、膨張係数の大きな差により組み立て上の問題が発生する可能性があります。高温時のセラミック内輪のスチールシャフトの大きな膨張を考慮しないと、ベアリングが損傷する可能性があります。ジルコニアは膨張係数が鋼と似ているため、問題が少なくなります。詳細については、シャフトとハウジングの適合セクションを参照してください。
ハイブリッドベアリング (接頭辞「CB」または「SCB」): 窒化ケイ素は、軸受鋼の密度の 40% しかありませんが、はるかに硬く、耐摩耗性が優れているため、ハイブリッド ベアリングのボールとして最も一般的です。 ハイブリッド ベアリングは、セラミック ボールによって生成される遠心力が低いため、高速化も可能です。 しかし、ボールの弾性が低いため、ボールと軌道面との接触面積が小さくなり、接触圧力が高くなります。 これにより、軌道面の摩耗が早まる可能性があります。 ハイブリッド ベアリングの速度向上は、適切な潤滑を使用すると約 30 ～ 40% です。 ハイブリッド ベアリングも潤滑を制限すればより良好に動作しますが、動作速度を下げる必要があります。 また、低負荷での高加速下でもボールの滑りが起こりにくくなります。
ベアリングリテーナ
ベアリングリテーナーはボールを軌道の周りに均等に分散させ、ボール間の接触を防ぎ、より高い速度を可能にします。 また、ボールや軌道の周りにグリースを保持するのにも役立ちます。 精度を高め、さらなる摩擦を防ぐために、リテーナーの半径方向の動きを許容しすぎないようにすることが重要です。 このために、ケージはボールまたはリングの XNUMX つによってガイドされます。
メタルクラウン/リボン
これらの標準リテーナーは、クロムベアリングの場合は炭素鋼、ステンレスベアリングの場合は AISI304 または AISI420 グレードのステンレス鋼で製造されています。 これらは多くの場合、高温耐性も備えた真鍮で作られていましたが、真鍮のコスト高と鉄鋼技術の進歩により、あまり一般的ではなくなりました。
高温の場合は、通常、ステンレス鋼が推奨されます。クラウンケージとリボンケージは同じ機能を果たしますが、クラウンケージは主にスペースが限られている小型のミニチュアベアリングや薄肉ベアリングに使用されます。スチール製ケージは、過酷な動作条件や高レベルの振動が発生する場所に適しています。 316 ステンレス鋼のケージは、8mm ボア以上のフルセラミックベアリングに取り付けることができます。
中低速に最適
鋼の種類に応じて高温に耐えることができます
クラウンタイプ – 内輪ガイド付き
リボンタイプ - 主にボールガイド
強化ナイロンクラウン(TW)
この成型されたグラスファイバーで強化された合成保持器は、鋼製保持器よりも優れた滑り特性を備えており、回転トルクの変動が低くなります。 最高速度を最大 60% 向上させることができるため、高速アプリケーションでよく使用され、優れた低ノイズ特性を備えています。 このリテーナは、約 30°C を下回ると弾性を失うため、極低温用途には適していません。 真空用途では脆くなる可能性があります。
高速かつ低騒音
温度範囲は約 –
30〜 + 120°C ボールガイド付き
ポリエチレンクラウン(PE)
この低速リテーナは高密度ポリエチレン (HDPE) 製で、316 ステンレス鋼ベアリングに使用されています。 耐食性が非常に優れているため、海水や多くの薬品が存在する環境でも使用できます。
非常に耐食性が高い
温度範囲 -40 ～ +80°C
内輪ガイド付
PEEKクラウン(PK)
PEEK ケージは、セラミック ベアリング、316 ステンレス鋼ベアリング、PEEK ベアリングで一般的に使用されます。 耐食性が高く、使用温度範囲が広く、真空環境での使用に適しています。
非常に耐食性が高い
アウトガスが少ないので真空使用に適しています
温度範囲 -
70〜 + 250°C 内輪ガイド付
PTFEクラウン(PT)
この保持器はセラミックベアリング、316ステンレス鋼ベアリング、PTFEベアリングに使用されます。 耐腐食性が高く、使用温度範囲が非常に広いです。
非常に耐食性が高い
温度範囲 -
190〜 + 200°C 内輪ガイド付
ナイロンクラウン(PA)
これは主に当社のアセタール樹脂ベアリングに使用されています。 TWケージと異なり強化ケージではないため、高速走行には向きません。 耐食性はありますが、常に水中で使用したり、湿気の多い環境で使用すると、数か月後に膨潤する可能性があります。
耐腐食性
温度範囲 -30 ～ +100°C
内輪ガイド付
フルコンプリメント（F/B）
総ころ（または総ボール）ベアリングには余分なボールが含まれており、保持器はありません。 アキシアル荷重容量は非常に小さいですが、ラジアル荷重容量が大きいので使用されます。 これらのベアリングは低速でのみ使用でき、ボール間の摩擦によりベアリングのトルクが増加します。 改良された鋼と硬化技術により、保持器付きベアリングの負荷容量が増加し、総ころベアリングは現在ではあまり一般的ではありません。
より高いラジアル負荷容量
ケージドタイプに比べて速度が大幅に遅い
低アキシアル荷重
ベアリングトルクの増加
一般的なリテーナーの問題に対処する
潤滑不良から軸芯ずれまで、さまざまな理由でベアリングの故障が発生します。 ただし、リテイナーは次の XNUMX つの一般的な問題に遭遇する可能性があります。
フーピング
リテーナがフラフープのようにぐらつき、回転アセンブリにトルクスパイクを引き起こす現象。 リテーナーは、ボールのピッチ直径と同心の真の円周面内を追跡する必要があります。
ハングアップ（ワインドアップ）
シャフトの軸が水平モードである静的ベアリングにアキシアル荷重がかかると、荷重がかかる前にボールが不等間隔の位置まで下向きに落下します。 アキシアル荷重がかかると、内輪と外輪の間でボールが圧迫されます。 ボールが不等間隔の位置にしっかりと保持されると、リテイナーが拘束されます。 この拘束は「リテーナーハングアップ」と呼ばれます。 ベアリングの回転が始まると、リテーナに応力がかかり、一部のボールが滑って損傷を引き起こし、ベアリングの早期故障を引き起こす可能性があります。
ベアリングガードとシール
ベアリングには色々な種類がありますが、 盾とシール、クロージャと呼ばれることが多いです。これらのクロージャーは必ずしも必要というわけではありません。ただし、シールドおよびシールされたベアリングは汚染からよりよく保護され、ベアリングの潤滑剤を保持するのに役立ちます。
シールド(ZZ)
当社のベアリングのほとんどには金属シールドが付いています。 シールドは、グリースをベアリング内部に保持しながら、大きな粒子がベアリングに侵入するのを防ぐように設計されています。 ベアリングの外輪に圧入するか（取り外し不可）、サークリップで固定する（取り外し可能）ことができます。 ガードが内輪に接触しないため、始動トルクや走行トルクの増加がありません。 ステンレス鋼ベアリングのガードは通常、AISI 304 ステンレス鋼で作られています。
大きな粒子による汚染を防ぐ
潤滑剤の漏れを軽減する
トルクを上げないでください
広い温度範囲、特にステンレス鋼の場合
コンタクトシール（2RS）
標準のベアリング シールは、金属ワッシャーに接着されたニトリル/BUNA-N ゴムで構成されています。 ワッシャーは、クロム鋼ベアリングの場合は SPCC 冷間圧延鋼、ステンレス鋼ベアリングの場合は 304 ステンレス鋼で作られています。 一部のサイズでは、高温 PTFE シール (最大 250 °C) またはバイトン シール (最大 230 °C) を使用できます。 シールの内側リップがベアリングの内輪と摩擦し、潤滑剤の漏れを防ぎながら、塵や湿気などの小さな粒子に対して効果的なシールを提供します。 接触シールはシールよりもはるかに高いレベルの摩擦トルクを生成し、ベアリングの最大速度を低下させます。 -40°C 未満ではニトリルとバイトンが硬化してシールが不十分になるため、極低温では PTFE シールまたは金属シールドを考慮する必要があります。
汚染に対する優れた保護
潤滑油の漏れを大幅に低減
最高速度が約40%低下
ベアリングトルクが大幅に向上
温度。 範囲 -40°C/+110°C (NBR の場合)
温度。 PE 範囲 –50°C/+110°C
温度。 バイトン範囲 –40°C/+230°C
温度。 PEEK 範囲 –70°C/+250°C
温度。 PTFE 範囲 –190°C/+250°C
非接触シール（2RU）
これらのシールも金属ワッシャーに接着されたニトリルゴムで作られていますが、ベアリングの内輪をこすらないため、接触シールよりもベアリングのトルクや最大速度への影響が少なく、したがって低トルク、高速用途で使用できます。 。 金属シールドよりも優れた保護を提供しますが、接触ほど密封するわけではありません。
汚染に対する優れた保護
潤滑剤の漏れを軽減する
トルクが上がらない
最高速度には影響しない
温度。 範囲 -40°C/+110°C (NBR の場合)
温度。 PE 範囲 –50°C/+110°C
温度。 PEEK 範囲 –70°C/+250°C
温度。 PTFE 範囲 –190°C/+250°C
高い汚染から保護されたベアリングが必要ですか?
食品および飲料業界または製薬業界でのアプリケーションの場合、機器は厳格な衛生および安全基準に準拠する必要があります。 このような環境では、汚染からの保護が重要であるため、ベアリングに汚れが入らないように接触シールを選択することが有益です。 定期的な洗浄を行う機器の場合、接触シールも効果的な耐水性を提供します。 これにより、ベアリングからのグリースの流出、ローラーやボールの滑り、過熱を防ぎます。 この業界の多くのスチール製ベアリングでは、NSF の H1 または H2 規格を満たす非毒性の潤滑剤の供給が必要です。
ベアリングは極端な温度条件下でも動作しますか?
シールドメタルベアリングは一般にシールドベアリングよりも高い温度に耐えることができます。 高温用途の場合、440 グレードのステンレス鋼ベアリングは最大 300°C の温度で使用できます。 極端な条件にさらされると、ゴムやプラスチックが溶ける可能性があり、破片が溶けて軌道に侵入すると、軸受が故障する可能性があります。 このような場合には、シールドベアリングをお勧めします。
ベアリングはどのくらいの速度で回転しますか?
サイクリングやスケートボードなどの高速用途には、非接触シールが推奨されます。 ガードよりも優れた汚染保護を提供し、非接触シールは最大速度やベアリングトルクに影響を与えません。
この 定格荷重 ベアリングがアプリケーションで耐えられる荷重の目安であり、寿命計算に使用されます。ベアリングの定格荷重は常に Kgf (キログラム力) で表されます。これは、地球の表面に 1 キログラムの質量が及ぼす力です。他の場所では、力がニュートンで表現されていることがあります。ニュートンは、9.80665 キログラムの質量を 1 秒あたり 9.80665 メートル (または 1 m/s²) の速度で加速する力として定義されます。地球表面の重力は 10 m/s² であるため、XNUMX Kgf = XNUMX ニュートンですが、簡単のために XNUMX Kgf = XNUMX ニュートンとしましょう。
動ラジアル定格荷重
動的ラジアル定格荷重は、「内輪のみを回転させた同一のクロム鋼ベアリングのセットに、疲労の兆候が現れるまでに 90 万回転の間、XNUMX% の一定ラジアル荷重を加えたもの」と正式に定義されています。
10,000万rpmというとかなりの量のように思えますが、詳しく見てみましょう。 約 100 回転/分 (rpm) で運転し、最大の動的荷重を加えた場合、ベアリングの寿命は XNUMX 時間半 (XNUMX 分) 強です。
これらの数値は定格寿命の計算に使用されますが、通常の用途では、非常に長く続くことが予想されない限り、ベアリングにそのような負荷がかかることはありません。
長寿命が必要な場合は、実際の荷重をベアリングの動定格荷重の 6% ～ 12% に制限するのが最善です。 より重い荷重に耐えることができますが、寿命は短くなります。
AISI440C/KS440 ステンレス鋼ベアリングは、クロム鋼ベアリングの荷重値の約 80% ～ 85% をサポートします。 スラストベアリングの定格荷重は、XNUMX万回転の一定のアキシアル荷重に基づいています。 AUB Bearings の専門家チームは、さまざまなベアリングの定格寿命データの提供を支援します。
定格静ラジアル荷重
静ラジアル定格荷重は、ボールまたは軌道に完全な永久変形を引き起こす純粋なラジアル荷重 (またはスラスト軸受の場合はアキシアル荷重) です。
この数値に近い静的荷重は、一部の用途では許容できる場合がありますが、滑らかさや精度が必要な場合は許容できません。 ステンレス鋼ベアリングの静定格荷重は、クロム鋼ベアリングの静定格荷重の約 75% ～ 80% です。
ベアリングの負荷容量は潤滑剤によって制限される場合があります。 特定の潤滑剤は軽負荷にのみ適していますが、他の潤滑剤は高負荷用途向けに設計されています。 総ころベアリングはより高い定格荷重を持ちます。 ラジアル玉軸受のラジアルすきまを緩く設定することで、アキシアル荷重の負荷能力を高めることができます。
定格アキシアル荷重
6200 または 6300 シリーズなどの高耐久ベアリング タイプは、定格静ラジアル荷重の最大 50% までのアキシアル荷重に耐えることができます。 軌道が浅いため、薄肉深溝玉軸受は、軸受の静ラジアル定格荷重の 10% ～ 30% のアキシアル荷重にしか耐えることができません。
これらの数値は純粋なアキシアル荷重に基づいていることに注意してください。 ラジアル荷重またはモーメント (ミスアライメント荷重) が追加されると、アキシアル荷重容量に影響します。 組み合わせ荷重の合計推奨制限を超えると、ベアリングの寿命に悪影響が生じます。
総ころ玉軸受は、内輪と外輪に充填溝が加工されています。 アキシアル荷重がかかると、溝がボールの回転を妨げるため、アキシアル荷重に対して総ころ軸受は推奨されません。
軸受寿命
計算された ベアリングの寿命 負荷、動作速度、環境要因に基づきます。業界標準では通常、ベアリングの 90% が 1 万回転後に使用可能であること、ベアリングの 50% が 5 万回転後に使用可能であることが求められています。これはベアリングの疲労寿命として知られています。ベアリングの寿命は (安全上の理由から) 過小評価されることが多く、そのような寿命の計算には該当する変数が使用されます。
次の式でも実行できます。
ボールベアリングの内部すきま
内部すきままたはラジアルすきま ベアリングのボールと軌道面の間のゆるみの量です。
ラジアルすきまは、軸受軸に対して垂直に測定されたすきま、つまり、外輪軌道の平均直径から内輪の平均軌道直径を引いたもの（2×ボール直径）です。
アキシアルすきまは、軸受の軸に沿って測定されたすきまであり、アキシアルすきまと呼ばれます。 アキシアル方向の遊びはラジアル方向の遊びの値の約 10 倍です。
取り付ける前のベアリングのラジアル遊びを「初期」ラジアル遊びと呼びます。 「残留」または「ランニング」ラジアルすきまは、ベアリングを取り付けた後に残るものです。 理想的には、ボールの滑りを最小限に抑え、軸方向の遊び（エンドプレイ）を減らすために、ベアリングの残留ラジアルすきまはゼロである必要があるため、初期ラジアルすきまを正しく選択することが非常に重要です。
取り付け中に、ラジアルクリアランスを変化させる要因は数多くあります。シャフトがベアリングの内輪よりわずかに大きいタイトなシャフトはめ（一般に締まりばめまたは圧入と呼ばれます）では、内輪が伸びて内輪が大きくなります。これにより、しまりばめの半径方向の遊びが最大 80% 減少します。外輪がハウジングにしっかりと嵌め込まれている場合にも、同様の状況が発生する可能性があります。シャフトとケースの温度差も問題になる可能性があります。ベアリングの内輪が外輪よりも高温になると、内輪が膨張してラジアルすきまが減少します。これは次のように計算できます。
クロム鋼：0.0000125×（内輪温度－外輪温度℃）×外輪軌道径*単位：mm。
440ステンレス鋼：0.0000103×（内輪温度－外輪温度℃）×外輪軌道径×（mm）
※外輪軌道径は0.2×(d＋4D)で概算できます。ただし、dは内径mm、Dは外径mmとなります。
また、シャフトがベアリングやハウジングとは異なる材料で作られており、異なる膨張係数により膨張するなどの問題が発生する可能性もあります。この場合、ラジアルすきまのより緩やかなベアリングが必要になる場合があります。
通常は標準のラジアルすきまが適切であり、これらのベアリングはすぐに入手できますが、場合によっては非標準すきまが推奨されることがあります。荷重が純粋にラジアルの場合、ラジアルすきまが狭いと、低騒音、より高い剛性、および回転精度が得られます。ラジアルすきまを緩めると、軸受のアキシアル荷重容量が増加するため、アキシアル荷重が大きい場合に望ましいです。シャフトとハウジングの間のミスアライメントにも対応します。
タイトなラジアルすきま (MC1/MC2、PO2/P13、C2): 純粋なラジアル荷重および低騒音、低振動の用途向けに考慮されています。 アキシアル荷重、高速アプリケーション、激しい振動、および非常に低いトルクのアプリケーションには注意してください。 しまりばめは使用しないでください。
中ラジアルすきま (MC3/MC4、P24/P35、CN): 最も一般的に使用されており、C3 が標準のフルセラミック ベアリングを除き、標準として入手可能です。
ラジアルすきまが緩い（MC5/MC6、P58/P811、C3/C4）：スラスト荷重容量が大きいため、アキシアル荷重を大きく考慮してください。 より大きなしまりばめやシャフトのずれを許容できます。 重量物や衝撃荷重にも最適です。 より厳しいラジアルクリアランスが適切でない場合を除き、低騒音アプリケーションには推奨されません。
中ラジアルすきま（MC3/MC4、P24/P35、CN）: C3 が標準のフルセラミックベアリングを除き、最も一般的に使用されており、標準で入手可能です。
ラジアルすきまが緩い (MC5/MC6、P58/P811、C3/C4): スラスト荷重容量が大きいため、より大きなアキシアル荷重を考慮してください。 より大きなしまりばめやシャフトのずれを許容できます。 重量物や衝撃荷重にも最適です。 より厳しいラジアルクリアランスが適切でない場合を除き、低騒音アプリケーションには推奨されません。
ラジアルすきまは、精度等級や公差とは関係がありません。 ベアリングの緩みは必ずしもベアリングの精度が低いことを意味するわけではありません。 より緩やかなラジアルすきまの P4 (Abec7) クラスのベアリングを使用できます。ちょうど、より厳しいラジアルすきまの P0 (Abec1) ベアリングを使用できます。すきまが大きすぎる場合は、より厳しいラジアルすきままたはアキシャル予圧が必要であることを示します。
低騒音または高速用途では、残留ラジアル遊びがゼロであることが望ましい。 これにより、剛性が向上し、騒音が低減され、走行精度が向上し、加速時のボールの滑りがなくなります。 これは、ベアリングに予圧を加えることで実現されます。 これは、内輪に対する外輪の影響を打ち消し、ラジアル遊びを排除するために内輪または外輪にかかるアキシアル荷重です。
プリロード 通常、ウェーブワッシャーまたはスプリングワッシャーを使用して適用され、通常は軸方向の移動を可能にするためにシャフトまたはハウジングと滑り嵌合するはずの固定リングに適用されます。 ベアリングがシャフトまたはハウジングに接着されている場合は、接着剤が硬化するまで重りを使用してベアリングに予荷重を与えておくことができます。 予圧量はできるだけ小さくする必要があります。 過剰な予圧は、高い摩擦トルクと急速な故障を引き起こします。
ガイドプリロード
プリロードカテゴリ | 予圧量 ミニチュア・小型ベアリング (Cr = 基本動定格荷重) | 予圧量 標準ベアリング (Cr = 基本動定格荷重) | 特徴 |
| わずかな予圧 | 0.50%×Cr | 0.15%×Cr | ベアリング剛性は必要ありません。 低トルク重視。 |
| 軽いプリロード | 1.25%×Cr | 0.58%×Cr | 軸受剛性と低トルクの両立が求められます。 |
| 中予圧 | 1.75%×Cr | 1.28%×Cr | ベアリング剛性を重視。 比較的高トルク。 |
| 重い予圧 | 2.50%×Cr | 2.64%×Cr | ベアリング剛性を重視。 高トルク。 |
ボールベアリングの最大速度
温度、荷重、振動、ラジアル遊び、保持器、潤滑剤、ボールの材質、クロージャなど、多くの要因がボール ベアリングの速度制限に影響します。
当社の技術図面に記載されている速度はおおよその値であり、金属ケージ、標準公差等級およびラジアル遊び、中荷重、回転内輪および適切な潤滑剤を備えた水平シャフトで使用されるベアリングに対して有効です (下記を参照)。 垂直シャフトの用途では、ケージのガイダンスが減少し、潤滑剤の保持効果が低下するため、最大約 20% の速度低下が必要になります。
過度の温度と高い負荷の場合も、より遅い速度が必要になります。 接触シールが取り付けられたベアリングは、シールリップとベアリング内輪の間の摩擦が増加するため、同じ速度を達成できません。 潤滑剤の選択も定格速度に大きな影響を与える可能性があります。 潤滑剤が効果的に作用できる最大速度は種類によって異なります。
以下の調整係数は概算であり、金属クラウンまたはテープ ケージを備えたベアリングに基づいています。 適切な潤滑剤を使用すると、ナイロンまたはフェノール製の保持器を使用することでベアリングの最大速度を高めることができます。 セラミックボールを使用すると、ベアリングの速度を最大 40% 向上させることができますが、セラミックボールはより硬いセラミックボールによってベアリングリングにかかる応力が増加するため、ベアリングの耐荷重も低下します。
減速表:
| 回転内輪 | 回転外輪 | ||
|---|---|---|---|---|
オープン/ZZ | 2RS | オープン/ZZ | 2RS | |
石油 | ゼロリダクション | 40％削減 | 20％削減 | 40％削減 |
合成油 | ゼロリダクション | 40％削減 | 20％削減 | 40％削減 |
シリコンオイル | 30％削減 | 40％削減 | 50％削減 | 50％削減 |
標準グリース | 30％削減 | 40％削減 | 50％削減 | 50％削減 |
高速グリース | ゼロリダクション | 40％削減 | 20％削減 | 40％削減 |
シリコーングリース | 30％削減 | 40％削減 | 50％削減 | 50％削減 |
ボールベアリングの摩擦トルク
摩擦トルクはベアリングの自由回転に影響を与えます。 硬いグリスが含まれたベアリングは回転しにくくなります。 これは、比較的高い摩擦モーメントがあることを意味します。 潤滑されていないベアリングは自由に回転するため、摩擦トルクが低くなります。 ベアリングを回転させるのに必要な力は、ベアリングの真円度、加えられる荷重、潤滑および密閉に大きく依存します。 ボールと軌道の真円度や表面仕上げが優れているということは、ベアリングを回転させるために必要な力が少なくなることを意味します。 負荷が大きくなると、ベアリング部品の変形が大きくなり、抵抗が増加します。
潤滑に関しては、ゲージオイルは一般に、特に極低速で低いトルクレベルを生成しますが、特に低グリース充填量が使用されている場合、これらのオイルと多くの低トルクグリースの差は非常に小さい可能性があります。 高粘度の潤滑剤は、潤滑剤の抵抗が大きくなるため、ベアリングのトルクが大幅に増加する可能性があります。 グリース ベアリングでは、グリースがベアリング内部に「なじむ」、または分散するまでに短時間かかるため、トルク レベルが一時的に上昇します。 接触シールによりトルク値が大幅に向上します。 ベアリングを静止状態から回転させるのに必要な力（始動トルク）は、ベアリングを回転し続けるのに必要な力（ランニングトルク）よりわずかに大きくなります。
次の簡単な式を使用して、摩擦トルクのおおよその数値を計算できます。
ラジアルボールベアリング: 0.5 x 0.0015 x ラジアル荷重 (ニュートン)* x 軸受内径 (mm)
アキシアルボールベアリング: 0.5 x 0.0013 x アキシアル荷重 (ニュートン)* x 軸受内径 (mm)
これは、ベアリングに低トルク潤滑が標準的に充填されており、接触シールがなく、低速かつ低荷重がかかる場合にのみ有効です。ラジアルボールベアリングの場合、アキシアル荷重はラジアル荷重の 20% 未満である必要がありますが、スラストベアリングの場合、荷重は純粋にアキシアル方向である必要があります。速度や潤滑油の粘度を考慮した正確な数値が必要な場合は、お問い合わせください。
測定値の単位はニュートンミリメートル (Nmm) です。 これは、0.1 ミリメートルの距離アームに加えられる XNUMX ニュートン (約 XNUMX Kgf) の力によるトルクに相当するトルクの複合単位です。
ボールベアリングの騒音と振動
過度の振動はベアリングの騒音を増加させ、ベアリングの寿命を大幅に短縮する可能性があります。 ベアリングのリングとボールは完全な真円ではなく、広範囲にわたる細かい研削と研磨を行った後でも、ボールと軌道は完全に滑らかではありません。 粗いまたは不均一な表面の形での機械加工の不完全さにより、一方のリングが他方のリングに対して半径方向に移動またはぐらつき、ベアリングの振動や騒音が発生する可能性があります。 ベアリングの滑らかさや静粛性は、外輪のベアリングの振動を測定する加速度計でチェックできます。通常、内輪は 1800 rpm で回転しています。 ベアリングの振動の測定方法を理解するには、振動の仕組みを理解することが重要です。
振動する物体の振動量を「振動量」といいます。 変位。 軸受の外輪が振動すると、外面は上限まで上昇し、下限まで下降し、再び原点に戻ります。 上限と下限の間の測定は、ピークツーピーク変位と呼ばれます。 開始点から上限と下限を経て開始点に戻るまでの振動運動全体を「」と呼びます。 サイクル。 この振動サイクルは、ベアリングが回転している限り繰り返されます。 一定時間内のこれらのサイクルの数を測定することもできます。 これにより、 周波数。 周波数は、XNUMX 秒あたりのサイクル (CPS) または同じものであるヘルツ (Hz) で表されるのが最も一般的です。
振動により疲労率が増加し、ベアリングの寿命が短くなる可能性があります。 変位測定では十分な情報が得られません。 ベアリングや機械の振動は通常、多くの異なる周波数で発生し、それらはすべて疲労に寄与するため、振動の測定ではこれらの振動周波数をすべて考慮する必要があります。 これは、振動速度を測定することで実現できます。
振動速度 (変位 x 周波数) は、振動の深刻さを示す適切な指標となります。 ベアリング コンポーネントが特定の速度 (周波数) で特定の距離 (変位) を移動している場合、それは特定の速度で移動している必要があります。 振動速度の測定値が高くなるほど、ベアリングの騒音が大きくなります。 振動速度は、ベアリング振動テスターでミクロン/秒単位で測定されるか、アンデロンメーターでアンダーロン単位で測定されます。 7.5 アンデロンは 50 秒あたり 300 ミクロンに相当します。 測定値は、低域 (300 ～ 1800 Hz)、低域 (1800 ～ 10000 Hz) の XNUMX つの周波数帯域に分割されます。 中（XNUMX ～ XNUMX Hz）および高（XNUMX ～ XNUMX Hz）。 振動速度は疲労の可能性を示しますが、振動力はボールやリングに変形を引き起こす可能性があり、速度の読み取り値が非常に低い高周波では非常に大きな損傷を与える可能性があります。 このため、振動加速度も測定します。
振動加速度 は振動力 (力 = 質量 x 加速度) の指標であり、力はより高い周波数で損傷を与えるため、ベアリングが 2000 Hz を超える振動周波数にさらされる場合、振動加速度は有用な測定値です。 振動加速度は G (9.81 m/s²) で測定されますが、これらの測定値がデシベル (dB) に変換されることがよくあります。
軌道面とボールの表面仕上げ、リングとボールの真円度、および正しい保持器設計に特に注意を払うことにより、低騒音/振動評価が達成されます。 細かくろ過された低騒音グリースも使用できます。 これらには、ボールと軌道の間を通過するときに騒音を発生する、より小さな固体粒子が含まれています。
周囲の振動などの外部要因がベアリングの騒音に影響を与える可能性があります。 もう XNUMX つの問題は、特に小型で断面の薄いベアリングの場合、シャフトやハウジングの真円度が悪いために生じるリングの歪みです。 汚れやほこりの汚染も騒音や振動のレベルを増加させます。 不適切な取り付け方法や不適切な取り扱いが原因で衝撃荷重が発生し、軌道に傷やへこみが生じることがあります。
ボールベアリング潤滑剤
適切な潤滑 ベアリングの性能にとって重要です。潤滑によりベアリングの接触領域間に薄い膜が形成され、摩擦が軽減され、熱が放散され、ボールと軌道の腐食が抑制されます。潤滑剤は、最大動作速度と温度、トルク レベル、騒音レベル、そして最終的にはベアリングの寿命に影響を与えます。鉱物または合成ベースの潤滑剤が最も一般的に使用されます。一般または高速使用、低ノイズ用途、防水または極端な温度向けに設計されたさまざまなタイプがあります。
シリコーン潤滑剤 広い温度範囲を持ち、温度による粘度の変化が少ないです。 また、耐水性にも優れており、ほとんどのプラスチックに安全に使用できます。 高負荷や高速には適していません。
過フッ素化またはPFPE潤滑剤 不燃性で酸素適合性があり、多くの化学物質に対して高い耐性があります。 プラスチックやエラストマーとは反応しません。 多くは蒸気圧が低く、真空またはクリーンルームでの用途に適していますが、300°C を超える温度に耐えられるものもあります。
ドライ潤滑剤 真空環境など、標準の潤滑剤が汚染を引き起こす可能性がある場所での使用に適しています。 二硫化モリブデンや二硫化タングステンなどの一般的な材料をボールや軌道に研磨またはスパッタリングすることで、無潤滑ベアリングよりもスムーズな動作と高い動作速度を実現できます。
固体高分子潤滑剤 潤滑油を含浸させた合成ポリマーで構成されており、ベアリングの内部空間の大部分が潤滑油で満たされています。 このタイプの潤滑剤は通常、クリーン環境や垂直軸用途など、潤滑剤の漏れが許容できない塵埃の多い環境や密閉ベアリングで使用されます。 固体潤滑剤は耐水性に優れており、定期的な洗浄にも耐えられます。 また、高い振動や遠心力にも耐えることができます。
ダンピンググリース ガタつきやきしみを防止するために自動車部品に広く使用されています。 また、スイッチ、スライド、スレッド、ギアに「高級感」を与えるためにも使用されます。 同じ理由で、ポテンショメータなどの低速回転ベアリングにも使用できます。
食品グレードの潤滑剤 食品および飲料業界では、厳格な衛生規制に準拠することが義務付けられています。 食品と偶発的に接触する可能性があるベアリングには HI 認定の潤滑剤が必要で、接触がない場合は H2 認定のグリースが使用されます。 これらのグリースは、洗浄プロセスによって洗い流されにくいように設計されています。
潤滑剤の粘度
低粘度のオイルとグリースは、敏感な器具など、低い潤滑剤耐性が要求される場合に使用されます。 高負荷、高速、または垂直軸用途には、より高粘度の潤滑剤が指定される場合があります。 低粘度のオイル（または低粘度の基油を含むグリース）は、発熱が少ないため、高速用途に適しています。 グリースはオイルよりもはるかに大きな抵抗を提供することがよくありますが、最新の低トルク グリースの多くは、特にグリースの充填量が少ない場合に、一部のオイルと同様のトルク値を生成できます。
油
ほとんどのオイルは幅広い温度範囲にわたって粘稠度を維持し、塗布が簡単です。 非常に低いトルクの用途では、軽質の計器油を指定する必要があります。 オイルを使用するとより高い回転速度が可能になりますが、オイルは定位置に留まりにくいため、速度が低い場合や回転時間が短い場合を除き、オイルジェット、オイルバス、またはオイルミストによって継続的に潤滑を行う必要があります。 油を含浸させたフェノール系リテーナーや、トーロンなどの非常に摩擦係数の低い材料で作られた合成リテーナーは、外部からの継続的な潤滑を必要としません。 これらのタイプのリテーナーは、高速、低トルクの歯科用ベアリングによく使用されます。
グリース
グリースは、ベアリング内に留まるように増粘剤を混ぜたオイルです。グリースは一般に重い荷重に適しており、メンテナンスなしで長期間にわたって一定の潤滑を提供できるという明らかな利点があります。
驚くことに、グリースが多すぎるとベアリングに悪影響を与える可能性があります。 グリースの充填量が多いと、転がり抵抗が大きくなり (トルクが高くなります)、多くの用途には適さない可能性がありますが、さらに悪いことに熱が蓄積するリスクがあります。 ベアリング内部の自由空間は、ボールと軌道面の接触領域から熱を放散させるために重要です。 その結果、速度が低い場合を除き、グリースが多すぎると早期故障につながる可能性があります。 標準的な充填量は内部スペースの 25% ～ 35% ですが、必要に応じてこれを変更することができます。 高速、低トルクの用途にはより小さいパーセンテージを指定することができますが、低速、高負荷の用途にははるかに高い充填が推奨される場合があります。
グリースの速度定格
グリースには「DN」定格とも呼ばれる速度定格があります。 アプリケーションの「DN」の計算は次のとおりです。
回転速度 x (ベアリング内径 + ベアリング外径) ÷ 2
ベアリングが 20,000 rpm で回転すると仮定します。 ベアリングの内径は 8mm、外径は 22mm です。 上記の式では DN が 300,000 となるため、グリースの評価はこの数値以上である必要があります。 最新のグリースの多くは高速に適しており、1 万 DN または XNUMX の定格のものもあります。
メーカーは、ベアリングの寿命を長く確実に保つために、いくつかのアプローチを講じることができます。 最初のステップは、ラジアル荷重をベアリングの動定格荷重の 6% ～ 12% に制限することです。 ベアリングはより高い荷重に耐えることができますが、寿命は短くなります。
次のステップは、適切な材料を選択することです。 薄肉ベアリング、耐食性ベアリング、ミニチュアベアリング、セラミックベアリングのスペシャリストとしてのAUBベアリングの経験に基づいて、正しいタイプのベアリングを選択することも重要な役割を果たします。 すべてのラジアルボールベアリングにはある程度のスラスト荷重能力がありますが、より大きなスラスト荷重が存在する場合は、アキシアル方向荷重で定格静ラジアル荷重の最大50%に耐えることができるため、通常は軌道が深い重量ベアリングを使用するのが最善です。
薄肉軸受（軸受の内外径の差が小さい）は、コンパクト化、軽量化に非常に適しています。 軌道が浅いため、ベアリングの静ラジアル定格荷重の 10% ～ 30% のアキシアル荷重のみに耐えることができます。 ラジアル荷重またはモーメント荷重が追加されると、スラスト荷重容量がさらに低下します。 薄肉ベアリングに過度のスラスト荷重がかかると、ボールが軌道の上部に危険なほど近づく可能性があります。
By 適切なベアリングの選択 エンジニアは、ラジアル荷重とスラスト荷重を制御する重要な要素を考慮して、最高レベルの精度、滑らかさ、ベアリング寿命を実現しながら革新を続けることができます。
