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スラストベアリングについて知っておくべきことすべて
スラストベアリングは、部品間で回転して摩擦を軽減し、アキシアル荷重（主に低速用途）をサポートするように設計された回転ベアリングです。 コンポーネント間の回転を可能にするアキシャルベアリングです。 スラストベアリングは、軸方向の力が高すぎてラジアルボールベアリングを使用して伝達できない場合、または剛性のガイドが必要な場合に使用されます。
ベアリング製造業界の世界的リーダーとして、AUB は業界をリードするカスタム スラスト ベアリング ソリューションを提供します。 当社は、必要なベアリングを入手し、リードタイムを短縮するためのソリューションを見つけます。 お客様の仕様に合わせてベアリングを修正、製造、修理する場合でも、当社がお手伝いいたします。 この記事では、スラスト ベアリングについて、設計から用途までについて説明します。
スラストボールベアリング
スラスト玉軸受は、転動体としてボールを使用し、アキシアル荷重に耐えるように設計されています。 ボール転動体を使用すると、より高い回転速度に耐えることができますが、円筒転動体に比べて高いアキシアル荷重に耐えることができません。 さまざまなデザイン タイプは次のとおりです。
一方向スラスト玉軸受
一方向スラスト玉軸受は一方向のアキシアル荷重のみに耐えることができ、軸をアキシアル方向にのみ配置できます。 ただし、ラジアル荷重には適しません。
図 2 に示すように、単方向スラスト玉軸受には、軌道を備えたシャフトとハウジングワッシャー、およびボールとケージのアセンブリが含まれています。ハウジングワッシャーには、平坦または球面の座面が付いています。 球座座付きベアリングは、球座座付き座金と併用することで初期の位置ずれを補正することができます。 これらの軸受は分離可能であり、部品を個別に取り付けることができるため、軸受の組み立てが簡単です。
複方向スラスト玉軸受は両方向のアキシアル荷重に耐えることができます。 ただし、ラジアル荷重には適しません。 複式スラスト玉軸受の構成部品は、各面に軌道を備えたシャフトワッシャー、ボールと保持器を備えた XNUMX つのアセンブリ、および軌道を備えた XNUMX つのハウジングワッシャーです。 ハウジングワッシャーは、用途に応じて平坦または球面のいずれかになります。 球面ハウジングワッシャーを備えたベアリングは、対応する球面を備えたシーティングワッシャーと一緒に使用すると、初期の位置ずれを補正できます。
総ころスラスト玉軸受
総ころスラスト玉軸受はアキシアル荷重を負荷しますが、ラジアル荷重は負荷しません。 内径がレースよりわずかに小さいシャフトリングと、外径がレースよりわずかに大きいレース、およびボール一式で構成されます。 総ころ軸受とは、ボール要素が保持器内に含まれていないことを意味します。 これにより、軌道間に最大数のボールを配置できるようになります。 これにより、より高い耐荷重能力が得られますが、最大速度が低くなり、ボール間の摩擦による回転トルクが大きくなるという欠点があります。
スラストアンギュラ玉軸受
溝付き軌道を備えた単方向スラスト玉軸受とは対照的に、アンギュラコンタクトスラスト玉軸受の軌道は、特定の接触角の下で力が一方のボール経路からもう一方のボール経路に伝達されるように設計されています。 接触角の関係で、シャフトワッシャーの片方の肩とハウジングワッシャーの片方の肩が持ち上がります。 ベアリングの接触角により、軸方向に予圧がかかったベアリングのボールが確実にガイドされます。 剛性の高いガイドが必要な高速工作機械のスピンドルには、単動および複動のスラストアンギュラ玉軸受が最適です。
スラストころ軸受
スラストころ軸受は転動体としてシリンダを備えており、アキシアル荷重に耐えられるように設計されています。 円筒形の転動体により、スラストボールベアリングよりも高い負荷を処理できますが、速度は低くなります。 さまざまなデザイン タイプは次のとおりです。
単方向スラスト円筒ころ軸受は一方向のアキシアル荷重を負荷しますが、ラジアル荷重には適していません。 ハウジングワッシャーよりも内径が小さいシャフトワッシャーと、シャフトワッシャーよりも外径が大きいハウジングワッシャーで構成されています。 最後の部品はローラーとケージです。
複方向または両方向円筒ころスラスト軸受は、どちらの方向のアキシアル荷重にも対応しますが、ラジアル荷重には適していません。 それらは、ハウジングワッシャーよりも小さい内径を持つ XNUMX つのシャフトワッシャー、シャフトワッシャーよりも大きい外径を持つ XNUMX つのハウジングワッシャー、およびローラーとケージを備えた XNUMX つのアセンブリで構成されます。
スペースが重要な用途の場合、スラスト ニードル ベアリングは優れたソリューションであり、高い剛性も提供します。これらのベアリングは、軸方向の力に対してのみ、非常に高速に対応できます。ニードル ベアリングには、多くの場合、レースウェイが 1 つだけあるか、レースウェイがまったくありません。代わりに、ギア アセンブリなどでは、隣接する機械部品がレースウェイとして機能します。その結果、ベアリングはワッシャーよりもスペースを占有しません。1 つのアセンブリ内のローラーの直径の偏差が小さいため、これらのベアリングは、大きな軸方向負荷とピーク負荷を処理できます。通常、ローラーの端にわずかなリリーフが設けられ、レースウェイとローラーの接触領域が変更され、応力ピークが防止されます。
スラスト円すいころ軸受は単方向または複方向のいずれかです。 断面が小さいため高い支持力があり、耐用年数が長く、中程度および重度のラジアル荷重とアキシアル荷重の組み合わせに耐えることができます。 これらの品質により、幅広い産業用途や自動車用途に適しています。 ローラーのテーパー形状により、負荷はローラー間で均等に分散されます。 さらに、ローラーの形状と設計により、摩擦と発熱が軽減されます。
自動調心ころを備えたスラスト軸受は、大きなアキシアル荷重とラジアル荷重が同時にかかる用途で広く使用されています。 自動調整機能があり、位置ずれに対応できます。 スラスト自動調心ころ軸受は摩擦係数が低いため、メンテナンスの必要性が少なくなります。 ケージの設計とローラーとワッシャー間の適合性により、これらのベアリングは比較的高速で動作できます。
スラスト自動調心ころ軸受は分離可能な座金を備えており、ハウジング座金を軸座金およびころと保持器のアセンブリから独立して取り付け、取り外すことができます。 また、定期的な点検も容易になり、常に一定の潤滑レベルを保つことができます。
スラストベアリング仕様
メートル単位またはインペリアル単位で識別される軸受の形状は、アプリケーションのハウジングの割り当てと一致している必要があります。
軸座金径 は、シャフトの境界面であるボア穴全体の寸法です。 これは、非スラストベアリングの内径に相当します。
ハウジングワッシャー径 は、転動体の軌道が刻まれたこのコンポーネントの対蹠点間の直線の測定値です。
幅（Width） シャフト軸に平行なベアリング側面全体の測定値です。 これはベアリングの「高さ」とみなすこともできます。
最小負荷
軸受が高速で安定して動作するためには、転動体や軌道にかかる荷重を最小限にする必要があります。 これにより、過度の摩擦による内部コンポーネントの損傷を防ぎます。 次の表に、基本的なスラスト軸受のタイプごとにこれを決定する式を示します。
動的および静的スラスト荷重
動的荷重は動作中のベアリングにかかる機械的負担を表し、静的荷重は静止中にベアリングが受ける負担を表します。 ほとんどの場合、加えられるスラスト荷重は動的荷重と静的荷重の両方に等しくなります。 どちらの仕様もスラスト ベアリングの選択にとって重要であり、予想されるベアリングの寿命を決定するのにも役立ちます。
寿命
上記の動的荷重値のいくつかを決定すると、ベアリングの寿命が計算可能になります。
動作温度
許容可能な動作温度は、機器の要件、潜在的な潤滑およびベアリングの使用制限、ベアリングの材質、および予想される耐用年数によって決まります。 ベアリングの平衡温度は、ベアリング内で熱が排出されるのと同じ速度で熱が生成される温度です。 ただし、これは理想的なものであり、多くのアプリケーションにとっては現実的ではありません。 熱は、ベアリング内の摩擦、周囲環境温度、その他の熱を発生する機械によって蓄積されます。 熱は、潤滑剤、ベアリングの材質と質量、ベアリングの表面積、ベアリングコンポーネント内の空気の交換によって放散されます。
精密工具は熱膨張の影響を大きく受けますが、ほとんどの産業用機器はそれほど影響を受けません。 過渡状態では、ベアリングコンポーネント全体の加熱が不均一になるため、安定する前に温度がピークに達します。 新しいベアリングも「慣らし運転」前に非常に高温になります。
ほとんどの標準的な軸受鋼は 275°F を超える温度に耐えることができませんが、メーカーは適切な用途に合わせて鋼を焼き戻し、鋼の温度しきい値を 800°F に上げます。この温度を超えると、コバルト合金は熱変化や酸化に対する耐性を示します。
スラストベアリングの利点/重要性
スラスト玉軸受には多くの利点があり、幅広い用途で重要な部品となっています。 その利点は次のとおりです。
高信頼性
高負荷容量
過酷な環境に耐える
簡単な取り付けと取り外し
さまざまなニーズに対応するさまざまなタイプ
高可用性
すべての回転軸受の中で最も低い摩擦
高速でも涼しく走る
スラストベアリングの用途/産業
遠心分離機やさまざまな医療機器など、さまざまな用途や産業がスラストベアリングに依存しています。 その他の一般的なアプリケーションには次のものがあります。
自動車。 スラスト ベアリングは、最新の車両ギアボックスのヘリカル ギアによって生じる軸方向の力をサポートするために車両で使用されています。 また、オイル潤滑を必要とする高速自動車用途にも最適です。
輸送 スラストベアリングは、エンジンやプロペラの強力化と改良を可能にするため、輸送業界にとって非常に重要です。
発電機と水車。 特定のタイプのスラスト ベアリングは摩擦と抗力を低減できるため、発電機や水力タービンに最適です。
重機。 高い定格荷重を備えたスラストベアリングは、ドリルやクレーンなどの大型機械に適しています。
産業機械。 いくつかの種類の産業機械には回転シャフトが必要であり、スラストベアリングは重要な部品となっています。
鉱業および建設。 スラストベアリングは通常、耐食性材料を使用して作られており、要求の厳しい鉱山や建設環境で使用される機器のアキシアル荷重をサポートできます。
スラストベアリングの故障の原因とその回避方法
ベアリングが故障した場合、調整を行うために正確な原因を特定することが重要です。 スラストベアリングの故障の最も一般的な XNUMX つの原因は、汚れ、位置ずれ、過負荷です。
1. 汚染物質 – 汚染物質はベアリング故障の主な原因の XNUMX つです。 最も頻繁に遭遇するのは空気中の塵、土、砂、水ですが、化学物質や腐食剤もベアリングに損傷を与える可能性があります。
注意事項： 振動の原因となる転動体や軌道面の凹みに注意してください。
潤滑剤を濾過し、作業場、工具、備品、手を清潔にして、汚染のリスクを軽減します。
2. ずれ – アライメントがずれていると、過度の振動や負荷が発生する可能性があります。
位置ずれの最も一般的な原因には、シャフトの曲がり、シャフトまたはハウジングの肩部の汚れやバリ、シャフトのねじ山がシャフトシートに対して直角になっていない、ロックナットの面がねじ付きシャフトに対して直角になっていないことが含まれます。
位置ずれを防ぐために、いくつかのベスト プラクティスに留意してください。 シャフトとハウジングを定期的にチェックし、精密グレードのロックナットを使用し、必要に応じてハウジングにシムを入れてください。
3.オーバーロード – ベアリングに過度の負荷をかけることも、故障の一般的な原因です。
これは通常の疲労のように見えるかもしれません。 波状の転がり要素の摩耗経路、過熱の兆候、広範囲にわたる疲労領域が見られる場合があります。 負荷を軽減するか、より大きな容量のベアリングを使用した再設計を検討してください。 ベアリングが故障すると、施設、評判、収益に悪影響を及ぼす可能性があります。 定期的な予防措置を講じることで、ベアリングの性能をできるだけ長期間維持し、ビジネスの時間とコストを節約できます。
ベアリングの寿命を延ばし、ベアリングの過度の摩耗を防ぐために講じることができる予防措置がいくつかあります。
スラストボールベアリング 自動車、重機、その他を含む幅広い用途で軸方向荷重を支え、摩擦を軽減します。お客様の特定のニーズに応じて、さまざまな種類のスラスト ベアリングをご用意しています。AUB は、スラスト ベアリングを含む精密ベアリングの大手メーカーです。当社のスラスト ボール ベアリングは、レースウェイ付きまたはレースウェイなしで提供され、さまざまなサイズと荷重定格で提供されており、さまざまな用途のニーズに対応しています。当社のスラスト シリーズ ベアリングについて詳しくは、今すぐお問い合わせいただくか、見積もりを依頼してください。
