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薄肉ベアリングについて知っておくべきことすべて
薄肉軸受 スペースに制約のあるアプリケーション向けに設計されており、ハイテクアプリケーションでよく見られる困難な仕様を満たすのに役立ちます。 薄肉ベアリングの構造は、スペースの節約、重量の削減、回転精度の向上、設計の柔軟性の向上に役立ちます。 これらの薄肉ベアリングは、限られた数の幅と厚さ/断面で設計されています。 各断面には幅広い細孔サイズがあります。 細孔サイズが増加しても、断面積は一定のままです。 薄肉ベアリングは、摩擦を軽減する滑らかな表面仕上げを実現する超精密軌道を備えています。 ベアリングには高品質のボールアセンブリも搭載されており、スムーズな回転性能を保証します。 薄片ベアリングは、医療機器、ロボット工学、建設機械、食品加工、繊維機械などの業界で使用されています。
重量を節約します
省スペース
摩擦を軽減します
高速性能
高い回転精度
正確な位置決め
さまざまな断面とサイズ
いくつかの さまざまなタイプの薄肉ベアリング アプリケーションのニーズに応じて利用できます。 ABMA STD 26.2 – 薄肉ボールベアリングのインチ設計 – この規格は、寸法、回転精度、および内部クリアランスの公差を指定します。薄肉ベアリングのサイズと幅は、用途や用途に応じて異なります。これらのベアリングは次のように構成されています。 52100クロム鋼と440Cステンレス鋼。 SRシリーズなどのシリーズもございますので、 6700シリーズ、6800シリーズ、63800シリーズ、6900シリーズ。 これらのベアリングの特定のサイズは、オープン、シールド、またはシールとして製造できます。 ボア直径がラジアル断面積の 4 倍を超える場合、ベアリングは薄肉ベアリングとみなされます。 薄肉軸受には、ラジアル接触タイプ C、アンギュラ接触タイプ A、XNUMX 点接触タイプ X の XNUMX つの接触タイプがあります。
ラジアル接触C形薄肉軸受は、主にラジアル荷重を負担するために使用されます。
アンギュラコンタクトタイプ A の薄肉ベアリングは、より高いスラストとアキシアル荷重に耐えるように設計されています。
四点接触X形薄肉軸受は特殊な軌道を持ち、玉軸受との接触点がXNUMX点となるため、ラジアル荷重とスラスト荷重に耐えることができます。
薄肉ベアリングには他にも多くのバリエーションがあります。 薄肉ベアリングは、薄い高密度クロムメッキやその他のさまざまなコーティングなどの特殊なコーティングでコーティングすることもできます。
ベアリング 種類 | お問い合わせ | ラジアル | 軸方向の | 瞬間 | 逆転 軸方向の | 組み合わせ ラジアル推力 |
C | ラジアル | 素晴らしい | グッド | グッド | グッド | グッド |
A | 角度の | グッド | 素晴らしい | 使用しないでください | 使用しないでください | グッド |
X | 4-Point | 最低 | グッド | 素晴らしい | 素晴らしい | 最低 |
アンギュラ玉軸受 A 形薄肉玉軸受
アキシアル荷重が大きい用途ではタイプA アンギュラ玉軸受 使用すべきです。 このベアリングは、ラジアルまたは複合ラジアル スラスト用途でもうまく機能します。 タイプ A ベアリングは、モーメント荷重または逆アキシアル荷重に対して単独で使用しないでください。 通常、XNUMX つの A タイプ ベアリングは二重ペアとして使用されます。
ラジアル接触C形薄肉玉軸受
Type C ラジアルコンタクトボールベアリングは、高荷重に耐えられるよう深いボール溝で設計されています。 この軸受は主にラジアル荷重に使用されますが、中程度のアキシアル荷重、逆アキシアル荷重、モーメント荷重にも耐えることができます。
4点接触X形薄肉玉軸受
タイプ X または 4 点接触玉軸受はモーメント荷重に最適です。 タイプ X ベアリングは、ボールと軌道の間に 4 つの接触点を形成するゴシック アーチ型軌道を使用して設計されています。 この設計は、モーメント荷重および逆方向のアキシアル荷重に適しています。 X タイプのベアリングは他の軽荷重条件にも使用できますが、純粋にラジアル荷重がかかる場合には C タイプまたは A タイプのベアリングを交換することはお勧めできません。
適切な薄肉ベアリングを選択してください
荷重が主にラジアル方向にかかる場合、ラジアル薄肉ベアリングを使用すると、限定されたアキシアル荷重と逆荷重にも耐えることができます。 このタイプの場合、通常、標準シリーズのベアリングが最適な選択となります。
アンギュラ接触型薄肉軸受 高スラストおよびアキシアル荷重が存在する場合に使用されます。 これらのタイプのベアリングは、二重ペア（マッチドセット）として使用すると、負荷容量と剛性が向上し、高い回転精度が得られます。
4 点接触軸受は独自の軌道設計を採用しており、ラジアル、スラスト、転倒モーメント荷重を 4 つの軸受で処理できます。 断面で見ると、軌道は真の半径ではなく、ゴシック アーチになっています。 このアーチにより、ボールと軌道面との 4 つの接点が形成されます。 設計者は XNUMX 点接触ベアリングの配置を選択できます。
腐食が懸念される場合は、通常、52100 クロム鋼およびマルテンサイトステンレス鋼の薄肉ベアリングが利用可能です。 汚染を防ぐために、さまざまなシーリングオプションが利用可能です。 標準以外の動作条件には、さまざまなボールセパレーターが使用できます。 指定する際には、これらすべてを考慮する必要があります。
玉軸受の容量と疲労寿命
この 基本動ラジアル荷重、Cボールベアリングの「動的容量」とは、外輪が固定されている一見同一のベアリングのグループの 90% が内輪の 106 回転に統計的に耐えることができる、計算された一定のラジアル荷重です。 カタログ評価の計算には、レース曲率の補正係数を含む ANSI/ABMA 規格 9 が使用されました。
この 動的推力および動的モーメント負荷定格 製品表にも記載されています。 示されている定格は、これらのベアリングが純粋なスラスト荷重または純粋なモーメント荷重で動作する必要がある最大荷重のガイドです。 スラスト定格は、ベアリングのタイプと断面に応じて、ラジアル定格の 2.5 ～ 3.0 倍になります。 これらの定格荷重は加算的なものではありません。 ラジアル荷重とスラスト荷重を組み合わせた場合、等価ラジアル荷重が計算されます。
この 基本静定格荷重、Co、または「静的容量」とは、均一に分散された荷重であり、理論上の最大接触応力 609,000 psi を生成します。 この接触応力により、ボールと軌道面に永久変形が発生します。 この変形はボール直径の約 0001% です。
この 定格寿命、L10は、明らかに同一のボール ベアリングの大きなグループの 90% が達成またはそれを超える寿命の統計的尺度です。単一ベアリングの場合、L10 は 90% の信頼性に関連する寿命も指します。中央寿命、L50 は、ボール ベアリングのグループの 50% が達成またはそれを超える寿命です。寿命の中央値は約XNUMX倍 定格寿命.
定格寿命と定格荷重と荷重の関係は次のとおりです。
L10 = (C/P)3、L10 = 定格寿命 (106 回転)
C = 基本動ラジアル定格荷重 (lbf)
P = 等価ラジアル荷重 (lbf)
定格寿命を時間単位で取得するには、次を使用します。
L10 時間 = 16667/n * (C/P)3、n = 速度 (rpm)
等価ラジアル荷重は次のように定義されます。
P = XFr + YFa、Fr = ラジアル荷重 (lbf)
Fa = アキシアル荷重 (lbf)
X = 以下を参照
Y = 以下を参照
定格寿命の調整係数
軸受の設計と動作が通常から大きく逸脱している場合、疲労寿命 Ln を推定するために追加の要素を使用する必要がある場合があります。
Ln = a1 * a2 * a3 * L10時間
a1 = 信頼性係数
a2 = 材質および加工係数
a3 = アプリケーション係数
信頼性係数 a1
信頼性は、明らかに同一のボール ベアリングのグループのうち、指定された寿命に達するか、それを超えると予想される割合です。 個々のベアリングの場合、ベアリングが指定された寿命に達するか、それを超える確率です。 一般的なベアリングの寿命は 90% の信頼性を考慮して計算されています。 その他の信頼性数値に対する寿命調整係数は以下のとおりです。
信頼性 ％ | Ln | 信頼性係数 a1 |
90 | L10 | 1.00 |
95 | L5 | .62 |
96 | L4 | .53 |
97 | L3 | .44 |
98 | L2 | .33 |
99 | L1 | .21 |
材料係数 a2
標準ベアリングの場合、材料係数 a2 は 1.00 に等しくなります。 係数a2は、材料の加工、成形方法、熱処理などの製造方法によって決まります。 一般的に使用されるいくつかの材料係数を以下に示します。
素材、状態 | a2 マックス |
52100、エアメルト | 1.00 |
52100、真空脱気済み | 1.50 |
52100、エアメルト＆TDCプレート | 2.00 |
52100、真空メルト、(CEVM) | 3.00 |
440℃、エアメルト | 1.00 |
440℃、真空溶融（CEVM） | 2.00 |
M50、バキュームメルト(CEVM) | 5.00 |
M50、真空再溶解（VIM-VAR） | 8.00 |
アプリケーションファクターa3
アプリケーション係数 a3 は、ほとんどのアプリケーションで 1.0 に等しくなります。 低速、衝撃荷重、振動、極端な温度など、特定のアプリケーションにおける異常または極端な条件では、アプリケーション係数が 0.50 に低下する場合があります。 特殊なアプリケーションでこの要素を決定する際のサポートについては、RBC セールス エンジニアにお問い合わせください。
荷重と速度の制限
複合同時荷重の場合、等価のラジアル荷重またはスラスト荷重を考慮する必要があります。 通常、タイプ C ベアリングはラジアル荷重用途向けに設計されています。 中程度のスラスト荷重および/またはモーメント荷重をラジアル荷重と組み合わせることができます。 スラスト荷重用途には、タイプ A ベアリングが使用されます。 ラジアル荷重はスラスト荷重とのみ結合できます。 X タイプのベアリングは主に逆スラスト荷重とモーメント荷重に使用され、純粋なラジアル荷重を加えるべきではありません。
製品表に記載の限界回転数は潤滑規格に基づくものです。 ベアリングが MIL-L-3150 に準拠して潤滑されていると仮定して、シールされていないベアリングの速度を計算します。 ベアリングが MIL-G-23827 グリースで潤滑されていると仮定して、シールド ベアリングの制限速度を計算します。 ベアリングが代替オイルまたはグリースで潤滑されている場合は、新しい制限速度を計算する必要があります。動作条件を参照してください。
操作条件
潤滑剤は、ボール ベアリングにおいて次のような多くの非常に重要な目的を果たします。
ベアリング表面を腐食から保護
転がりや滑りの摩擦を軽減します
ボールと軌道面の金属同士の接触を防止します。
外部汚染物質（グリース）に対するバリアを提供します。
熱（油）を取り除く
標準の AUB 薄肉ボールベアリングはオイルまたはグリースで潤滑されます。 非シールベアリング K シリーズは、完全にコーティングされています。 MIL-L-3150 オイルを塗って余分なオイルを排出します。 シールドベアリングはMIL-G-23827グリースで潤滑されています。 シールドベアリングの外面には、腐食を防ぐために同じグリースの薄い層がコーティングされています。 追加の潤滑剤も提供されます。 AUB セールス エンジニアは、特定の用途に適した潤滑剤の選択をお手伝いします。
温度
標準の AUB 薄肉ボールベアリングは、-65°F ～ 250°F の温度範囲で動作できます。 ベアリングの温度が安定している場合、ベアリングの温度は 350°F にも達することがあります。 特殊材料の使用により、AUB は 700°F まで動作可能なベアリングを提供できます。 250°F 以上で動作するベアリングに関するアドバイスについては、AUB セールス エンジニアにお問い合わせください。
制限速度
ベアリングの制限速度は、ベアリングのサイズ、ベアリングの種類、ボールセパレーターの設計、潤滑、負荷などのさまざまな要因によって決まります。 このカタログに記載されている軸受の限界速度は次の計算式で求められます。
ベアリングタイプ | 負荷条件 | k値 |
|
|
| グリース | 石油 |
CまたはA | ラジアルまたはスラスト | 16 | 20 |
X | 推力 | 10 | 12 |
X | ラジアル、複合 | 3 | 4 |
示されている k 値は、一般的な薄肉ボール ベアリングが動作できる最大速度を示します。 過度のベアリング温度を避けるために、特定のシリーズの大直径ベアリングの動作速度を計算された定格の 40% に下げることをお勧めします。 定格速度は、負荷条件、潤滑、アライメント、周囲温度にも影響されます。 用途に合わせて薄肉ボールベアリングを設計する際には、これらすべての要素を考慮する必要があります。
二重ペアとアキシャル予圧
二重ペア
二重ベアリングは、アンギュラコンタクト AUB 薄肉玉軸受のペアで、特別に研磨され、ペアで提供されます。 二重ペアを使用すると、正確なシャフトの位置決めを行うことができ、ベアリング アセンブリの容量や剛性を向上させることができます。 一対の AUB 薄肉ボールベアリングは研磨されているため、推奨のはめあいで取り付けたときにベアリングに内部遊びがありません。 さまざまな負荷要件に合わせて、次の XNUMX つの基本的な取り付け方法があります。
バックトゥバック（DB）タイプB
対面（DF）タイプF
タンデム(DT)、タイプT
ラジアル荷重が大きい
スラストとラジアルの合成荷重
逆スラスト荷重
優れた剛性
モーメント荷重
精度クラス
AUB 薄肉ボールベアリングは 0 つの精度クラスでご利用いただけます。 AUB 精度グレード 3、4、6、1 は、それぞれ ABMA ABEC グレード 3F、5F、7F、XNUMXF に対応します。 軸受内径、外径、ラジアル振れ、アキシアル振れ、ラジアルすきまの公差は公差表に示します。
シャフトとハウジングのフィット感
薄肉ボールベアリングを正常に動作させるには、シャフトとハウジングの適切な取り付けが重要です。 ベアリングの内部すきまは、しまりばめに比例して減少します。 また、軸やハウジングの真円度は、内輪・外輪の軌道面の真円度に直接影響します。 ほとんどのアプリケーションでは、負荷が外側レースに対して静止している間、内側レースが回転します。 この場合、シャフトへの軽圧入を推奨します。 推奨されるシャフトとハウジングのはめあいは公差表に示されています。
取り付け方法
AUBの取付方法を選択する場合 薄肉ボールベアリング、まず負荷条件を考慮する必要があります。一対の二重アンギュラコンタクトベアリングは、複合荷重、モーメント荷重、または重スラスト荷重に使用できます。 A と C、A と X、または C と X ベアリングの組み合わせが一般的な取り付け配置です。 2 つの X タイプ ベアリングを同じシャフトに取り付けないでください。同じ荷重を支えるさまざまなベアリング配置が存在する可能性があります。いくつかの典型的な取り付け配置を以下に示します。
ラジアル荷重が大きい
タイプ C ベアリングは主に重いラジアル荷重用に設計されています。 図のように XNUMX つのベアリングを同じシャフトに取り付けることができます。 この構成では、一方のベアリングを軸方向に固定し、もう一方のベアリングを浮かせることで、ベアリングに軸方向の応力を加えることなく、ハウジングとシャフトの間の膨張差（温度差などによって引き起こされる）を可能にします。 タイプ C ベアリングはラジアル荷重用に設計されていますが、中程度のスラスト荷重、モーメント荷重、逆荷重にも対応できます。
逆荷重
タイプ C ベアリングは主に重いラジアル荷重用に設計されています。 図のように XNUMX つのベアリングを同じシャフトに取り付けることができます。 この構成では、一方のベアリングを軸方向に固定し、もう一方のベアリングを浮かせることで、ベアリングに軸方向の応力を加えることなく、ハウジングとシャフトの間の膨張差（温度差などによって引き起こされる）を可能にします。 タイプ C ベアリングはラジアル荷重用に設計されていますが、中程度のスラスト荷重、モーメント荷重、逆荷重にも対応できます。
複合負荷が大きい
重い複合荷重の場合は、他の特別な取り付け配置も利用できます。 ダブル A タイプ ベアリングのペアは、上図のようにフローティング タイプ C ベアリングと併用できます。 この構成では、タイプ A ベアリングはスラスト荷重と一部のラジアル荷重を負担しますが、タイプ C ベアリングはラジアル荷重のみを負担します。 XNUMX 番目の図に示すように、スラスト荷重を低くするには、X タイプ ベアリングをデュプレックス A タイプ ベアリングの代わりに使用できます。
重度の複合荷重またはモーメント荷重
重い複合荷重またはモーメント荷重の場合の代替設置を以下に示します。 二重タイプ B ベアリングのペアは、高いスラスト荷重、ラジアル荷重、およびモーメント荷重に対応できます。 タイプ X ベアリングは、軽負荷用途で二重ベアリングの代わりに使用でき、重量、スペース、コストを節約できます。
カスタム機能
AUB は、特殊用途向けにさまざまな潤滑剤を多数提供しています。 高速、低トルク、耐水性、耐高温性、振動運動および食品機械用に特別に設計されたグリースが入手可能です。 ドライフィルムなどの他の潤滑剤は、真空および宇宙用途に適しています。
私たちに挑戦してください: アプリケーションの難しい問題を解決するために利用できる設計オプションは数多くあります。
材料
標準ベアリング カタログに示されているものには、SAE 52100 鋼のリングとボールが付いています。 AUB 薄肉ボールベアリングは、耐食性、高温耐性、代替負荷容量、または化学的適合性を提供するために、他の特殊ベアリング鋼から製造することができます。
リング。 AUB は、耐食性を提供するために SAE 440C ステンレス鋼から薄肉ボールベアリングを製造しています。 ステンレス鋼リングの代替として、リングの表面全体を球状の薄い緻密なクロム (TDC) でメッキすることができます。 この AMS 2438 準拠のめっきは、基材から剥がれたり剥げたり剥離したりしない分子結合を実現します。 TDC ボードの硬度は HRC 70 ～ 78 で、基板の範囲をはるかに超える温度に耐えることができます。
特殊AUB薄切片 ボールベアリング アルミニウム、300 シリーズステンレス鋼、17-4 ステンレス鋼、その他の金属から製造されています。
玉。 いくつかの 特殊なボール素材 利用可能な材質には、440C ステンレス鋼、300 シリーズ ステンレス鋼、窒化ケイ素、および M-50 鋼が含まれます。
潤滑
AUBはさまざまなサービスを提供しています 潤滑剤 特殊な用途向け。高速、低トルク、耐水性、耐高温性、振動運動および食品機械用に特別に設計されたグリースが入手可能です。ドライフィルムなどの他の潤滑剤は、真空および宇宙用途に適しています。
シール
薄肉ボールベアリングの標準シールはエラストマー (Buna N) で成形されています。ポリテトラフルオロエチレン(PTFE) シール、ガラス繊維強化 PTFE シール、ステンレス鋼ブーツ、その他多くのオプションが、低トルクやその他の特殊な用途に利用できます。
ラジアルプレイ
推奨以外のはめあいを使用する場合は、薄肉玉軸受のラジアルすきま（ラジアルすきま）を事前に求める必要があります。 ベアリング全体の温度差、熱膨張係数が異なるハウジングとシャフトの材料、またはベアリングの動作特性の変化のために、特別なラジアルクリアランスが必要になる場合があります。 ラジアル方向に予圧がかけられたベアリングは、予圧をかける前に、内径と外径の公差を満たすように測定されます。
組合せベアリングの予圧
標準の組合せベアリングは研磨されているため、公称条件下でベアリングにわずかな軸方向の予圧が発生します。 用途によっては、ベアリングの剛性を高める必要がある場合があります。 このような場合、両面研削が可能となり、取り付けられたベアリングのアキシアル荷重が大きくなります。 この負荷は、特定のアプリケーション要件に合わせて増減できます。 特別な要件については、AUB セールス エンジニアにご相談ください。
フランジ、回転防止タブ、取り付け穴などの取り付け機能を内輪と外輪に組み込むことができます。 ギアやハウジングなどの相手コンポーネントをベアリングリングに統合して、性能とコストを向上させることができます。
スプリッター
標準の AUB 薄肉ボールベアリング、シリーズ KA ～ KG および JU は、真鍮セパレータを使用して製造されています。 KAAシリーズにはナイロン製セパレータが含まれます。 タイプ A ベアリングには一体型の丸いバッグ セパレーターが含まれており、C および X ベアリングにはスナップオン セパレーターが付いています。 セパレータの基本的な材質は、真鍮、ナイロン、フェノール、ステンレス鋼の 39 つです。 下の図は、保持器の設計と材料が軸受の性能に及ぼす影響を概略的に示しています。 具体的な材料の利点と制限については、XNUMX ページに記載されています。対照的に、ワンピースのラウンド ポケット デザインは、スナップオン デザインの約 XNUMX 倍の速度が得られます。 正確な速度制限は、ベアリングのサイズ、ベアリングのタイプ、潤滑および負荷によって異なります。 特定の用途に適したセパレータの選択については、AUB セールス エンジニアにお問い合わせください。
一般的なアプリケーション
| 医療機器 | 工作機械 |
| レーダー装置 | 繊維機械 |
| マテリアルハンドリング | 衛星システム |
| アンテナ設備 | 包装機械 |
| 航空宇宙産業 | スキャン装置 |
| 光学機器 | 半導体 |
| ロータリージョイント | 製造装置 |
| 軍用タレット | スリップリングアセンブリ |
| ロボット工学 | >ハーモニックドライブ |
| 減速機 |
