ボールベアリングアプリケーションの究極ガイド

ボールベアリングアプリケーションの究極ガイド

ボールベアリングは、ファンや自動車のエンジンから大型の医療用精密機器に至るまで、回転運動を伴う多くの機械に使用され、スムーズで効率的な動作を保証します。ボールベアリングは、動きを容易にすると同時に、荷重の運搬、摩擦の軽減、可動機械部品の位置決めという 3 つの主要な機能を果たす転がり軸受です。ボールベアリングの用途をよく理解することは、多くの機械システムを効率的に動作させる上でのボールベアリングの重要な役割を理解するのに役立ちます。

ボールベアリングの設計

ボールベアリング 内輪、外輪、玉(転動体)、保持器(玉セパレータ)の4つの主要部品で構成されています。ボールベアリングは、ボールの回転運動を利用して、移動する平面間の表面接触と摩擦を軽減します。ボールが回転すると、平面同士がこすれる場合に比べて摩擦係数が低くなります。ボールとレースとの面接触が少ないため、ボールベアリングの寸法負荷容量は一般に他の転がり軸受に比べて低くなります。ボールベアリングの外輪を固定して機械に取り付けます。転動体の機能は、荷重を担持し、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。セパレータ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。セパレータはボールの間にあります。

ボールベアリングの設計

ボールベアリングには、用途の要件に応じて、1 つまたは複数のボールを含めることができます。単列ベアリングはより優れた精度と精度を提供しますが、荷重を均等に分散するために通常はペアで取り付ける必要があります。複列ボールベアリングは、2 番目のベアリングを必要とせず、より高い負荷容量を提供できるため、スペースを節約できますが、設置時により適切な位置合わせが必要です。多列ボールベアリングは、非常に高い負荷要件が要求される用途で使用されることがあります。ボールベアリングには、ベアリングを取り付け面に固定するユニットであるフランジまたはハウジングを装備することもできます。これにより、取り付けと軸方向の位置決めが簡素化され、ベアリングの安全性が向上します。軸受の位置や取付面の寸法に応じて、さまざまなタイプのハウジングユニットを用意しています。

ボールベアリングの役割

私たち皆が知っているように、 ボールベアリング 最も一般的に使用される機械部品の 1 つであり、自動車、家電製品、自転車、オートバイ、ドリル、モーター、タービン、事務機器、医療機器、ロボットなどの家庭環境および産業環境の両方で使用されています。 , これは、ボールベアリングが次の 3 つの重要な役割を果たすためです。

運搬荷重

各ボールベアリングは対応する荷重を運ぶことができます。したがって、2 列または複数列のボール ベアリングは、より重い荷重に耐えることができ、耐久性を維持できます。ベアリングには静的および動的耐荷重能力があり、これは軸方向の保持限界に反映されます。

摩擦抵抗の低減

理論上、摩擦が発生しないのは磁気ベアリングだけですが、ボールベアリングは摩擦抵抗を大幅に低減できます。ボール ベアリングは 2 つのレース間の摩擦を最小限に抑えますが、どちらかのレースを安定させるにはある程度の摩擦が必要です。このように摩擦抵抗を低減できるということは、温度、摩耗率、部品故障の可能性も低減されることを意味します。

ボールベアリングの役割

可動機械部品の位置決め

機械システムでは、部品を接続するために必ず「ジョイント」が必要になります。たとえば、自転車のフォークとその車輪などの回転部品の場合、ボール ベアリングは 2 つの機構部品 (場合によっては軸が異なる) を結合するジョイントとして機能します。

工場、設備、工業生産が進化するにつれて、時間、スペース、ダウンタイムを削減するために、さまざまなベアリングの用途が必要になります。ボールベアリングは部品間の磨耗を大幅に軽減し、手動操作なしで可動部品と静的部品を効果的に組み合わせ、指定された荷重に耐えることができるため、機械的故障の可能性が大幅に低減されます。

ボールベアリングの種類

ボールベアリングは、外輪からボールに、そして内輪に荷重を伝達することによって機能します。ボールの形状が球面であるため、内外輪との接触点が非常に小さいため、摩擦が非常に小さくなります。ただし、ベアリングの使用方法を誤ると、これは大きな問題になる可能性もあります。所定の荷重に対する接触面積が小さいため、過負荷がかかるとボールが変形し、ベアリングが損傷する可能性があります。したがって、さまざまな種類のボールベアリングについて理解する必要があります。ボール ベアリングはさまざまな設計や用途で利用でき、特定の産業用途や荷重タイプに対応します。一般的なタイプのボール ベアリングには次のようなものがあります。

ボールベアリングの軌道溝は非常に深いため、内輪と外輪の円弧はボールの直径よりわずかに大きいです。この設計は高速用途に最適で、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。深溝玉軸受は、摩擦が少なく、動作時の温度が低く、騒音も低いため、さまざまな産業に適しています。

深溝玉軸受

スラストボールベアリング 高速運転時のスラスト荷重に耐えるよう設計されています。これらは、シート リング、シャフト リング、スチール ボール ケージ アセンブリの 3 つの部品で構成されています。シャフトに適合するシャフトリングをシャフトリングといい、ハウジングに適合するシートリングをシートリングといいます。応力状況に応じて、ワンウェイスラストボールベアリングとツーウェイスラストボールベアリングに分類されます。ワンウェイスラストボールベアリングは一方向のアキシアル荷重に耐えることができます。双方向スラスト玉軸受は、軸輪と軸が一致する双方向のアキシアル荷重に耐えることができます。シートリングの取付面は球面軸受となっており、自動調心性があり、取付誤差の影響を軽減できます。

複式スラスト玉軸受

アンギュラ玉軸受 内輪と外輪に軌道があり、内輪と外輪は軸受軸に沿って相対移動できます。このタイプの軸受は、複合荷重、つまりラジアル方向とアキシアル方向に同時に作用する荷重を軸受するのに特に適しています。アンギュラ玉軸受のアキシアル荷重支持能力は、接触角αの増加とともに増加します。接触角が大きいほどアキシアル荷重能力が向上し、接触角が小さいと速度能力が向上します。接触角は、ラジアル面内のボールと軌道の接触点を結ぶ線と軸受軸の垂直線との間の角度です。高精度で高速なベアリングの接触角は通常 15 度です。アンギュラコンタクトベアリングは単列または複列で入手可能です。単列ではぐらつきや摩擦の問題が最小限に抑えられ、二列では直径の一致や振れの一致などの複数のベアリングの問題が回避されます。

単列アンギュラ玉軸受

薄肉軸受 実際には深溝玉軸受の一種で、スペースが限られている用途で最大限の経済性を発揮するように設計されています。薄片ベアリングは、外径と内径の差が最小限に抑えられたオープン設計とシールド設計で利用でき、アセンブリを狭く軽量に保ちます。薄肉ベアリングの使用により摩擦は低く抑えられますが、ハウジングの小型化により標準のボールベアリングと比較して負荷容量は減少します。

Kaydon相当の薄肉ベアリング

4点接触ボールベアリング

このタイプの軸受は内輪が 2 つの部分に分割されており、ボールと軌道との接触点が 4 点になります。この独自の設計により、これらのベアリングは両方向のアキシアル荷重に加えて、ラジアル荷重とアキシアル荷重に同時に耐えることができます。より過酷な条件向けに設計されており、アンギュラコンタクトベアリングよりも高い負荷容量に対応できます。また、複数のベアリングを使用する必要がなくなり、複列ベアリングよりも省スペースになります。これらのベアリングは、振動運動が大きい低速から中速の用途に最適です。

4点接触ボールベアリング

調心玉軸受は、2 列の玉、2 つの深い軌道溝を備えた内輪、および球面軌道を備えた外輪で構成されています。耐荷重は限られていますが、運転中に発生する位置ずれを修正することができます。そのため、トランスミッションや繊維機械などの長軸用途に最適です。また、摩擦係数が低く、メンテナンスの必要性が低く、高速性能が高いため、他のさまざまな用途でも使用されています。

ボールベアリングの位置合わせ

精度 ミニチュアボールベアリング 要求の厳しいアプリケーションに対して大幅に向上したパフォーマンスを提供するように構築されています。最適な素材と構造により、高速や困難な条件下でのパフォーマンスレベルが向上します。これらは通常、航空宇宙産業、ロボット工学、医療産業など、高精度、剛性、騒音低減、寿命、または摩擦の低減が必要とされる場所で使用されます。

ミニチュアボールベアリング

ボールベアリングは、スチール、セラミック、プラスチックなどのさまざまな材料で作られています。これらのタイプのボール ベアリングは、動作速度、到達可能な温度、およびボール ベアリングの目的に関連するその他の特性が異なります。各材料の長所と短所を理解することで、ボール ベアリングが必要なときに情報に基づいた決定を下すことができます。

スチールベアリング

スチールベアリングは、組成中に微量の他の元素を含むスチールまたはスチール合金のみで作られたコンポーネントを使用します。回転時に高い回転速度を達成しながら、非常に大きな負荷を処理するのに最適です。スチールボールベアリングは高精度で製造されているため、非常に正確な測定が可能です。その特性は、自動車、オートバイ、自転車、振動スクリーン、コンベアなどで使用できます。残念ながら、鋼製軸受材料は水やガスの存在下で腐食を引き起こす可能性があり、鋼自体の化学組成が変化します。この種のボール ベアリングを製造やその他の過酷な環境で使用すると、非常に重くなり、騒音が大きくなる可能性があります。

スチールベアリング

また、スチール製ベアリングは、効率的に機能し続けるためにスチール金属に継続的に潤滑を施す必要があります。適切にメンテナンスされないと、ベアリングが故障し、予想される耐用年数を達成できなくなる可能性があります。メーカーはさまざまなスタイルのスチール ボール ベアリングを製造および販売しています。熱処理または他の方法で硬化された、炭素含有量が高いバーベアリングを購入できます。スチールベアリングの炭素含有量の変動は、ベアリングの性能に影響を与える可能性があります。

セラミックボールベアリング

セラミックボールベアリング 多くの場合、外輪、内輪、保持器は鋼製で、ボール自体はセラミック製の「ハイブリッドベアリング」として製造されます。セラミックの特性により、低い動作温度を維持し、発生する騒音を制限しながら、毎分高速回転で動作することができます。これらのセラミックとスチールのハイブリッド設計は腐食によって損傷する可能性がありますが、セラミック ボール自体はスチール素材よりも腐食の影響を受けにくく、耐久性があり、スチール ボール ベアリングよりも軽量です。セラミックボールベアリングは電気を通さないため、スチールボールベアリングが使用できない電気用途にも使用できますが、非常に高価でもあります。セラミックボールベアリングは高温に耐えることができるため、より高速での動作が可能になります。

セラミックボールベアリング

セラミックボールベアリングは、 40%ライター スチールボールベアリングよりも。エンジニアは通常、これらの化学的および物理的特性を実現するために、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素からそれらを製造します。アンギュラ軸受、スラスト軸受、ピローブロック軸受、針状ころ軸受、ころ軸受などに使用されます。セラミック材料はスチールよりも強い場合がありますが、一般にボールベアリング材料よりも硬いです。

プラスチック玉軸受

最近の技術革新により、プラスチック リングとプラスチック ケージを使用するプラスチック ボール ベアリングが製造されており、プラスチック、ガラス、またはステンレス鋼製のボールの形で提供されます。プラスチックボールベアリングの最も一般的なボール材質はステンレスボールまたはガラスボールです。金属を使用できない場合は、ガラスボールを使用したプラスチックボールベアリングが適しています。耐薬品性に​​優れ、鋼球に比べて軽量です。ほとんどのプラスチックボールベアリングは自己潤滑性があり、軽量で耐腐食性があり、動作音が静かです。残念ながら、プラスチック製のボール ベアリングは他のボール ベアリングのように高温に耐えることができず、場合によってはそれほど高い荷重に耐えることができません。

プラスチック玉軸受

ボールベアリングの交換

ボールベアリングは、予測された耐用年数に達した場合、または材料劣化の兆候が見られた場合に検査する必要があります。不良ボールベアリングの症状としては、過度の騒音や過熱が考えられます。オープンベアリングの場合は、まず潤滑剤の状態を評価し、次にボールをレースから取り外し、表面を徹底的に洗浄します。表面を注意深く洗浄し、磨耗や異常がないか検査する必要があります。永久防塵ボールベアリングまたは密閉ボールベアリングの場合は、初期トルクを与え、ベアリングが自由に回転することを観察します。損傷したベアリングは適切な検査結果に基づいて交換してください。

ボールベアリングの交換

ボールベアリングの用途

ボールベアリングは、日常のほとんどの活動において非常に重要です。最も広く使用されているタイプのボール ベアリングは、大多数の人が日常生活に大きく依存する一般的な機器に使用されています。

ボール ベアリングの最も一般的な用途の 36 つは輸送分野です。あらゆる輸送手段は車輪または回転部品に依存しています。ボール ベアリングは、車、オートバイ、自転車、スケートボードの車輪によく使用されます。同様に、電気自動車、車椅子、および車輪の回転を利用するその他のアプリケーションにも使用されています。自動運転車では、ボールベアリングは絶対に不可欠です。車に搭載されるベアリングの最小数は XNUMX 個で、実際にはほとんどのモデルにボール ベアリングが搭載されています。ボール ベアリングは、ギアボックス、ホイール、エンジン、トランスミッション、エアコン コンプレッサー、サスペンションなどに使用されています。ご想像のとおり、ボール ベアリングは航空機や他の種類の車両の製造にも不可欠です。

列車

家庭用器具

平均的な家庭にはベアリングを使用するさまざまな電化製品が少なくとも 15 台ありますが、これは控えめに見積もっても構いません。ボールベアリングは、冷蔵庫、エアコン、オーブン、食器洗い機、発電機、洗濯機および乾燥機、電子レンジ、ミキサー、シーリングファン、掃除機、フードプロセッサー、さらにはキッチンやバスルームの引き出しでもよく使用されています。

家庭用器具

個人用デバイス

一般的な家庭用電化製品に加えて、多くの個人用機器にもベアリングが含まれています。これには、コンピューターのファン、ゲーム機、フィットネス機器、スケートボードなどが含まれます。ベアリングを直接操作することはあまりないかもしれませんが、ほとんどの日常的な作業ではベアリングに依存しています。電気機器を使用している場合、ボールベアリングが使用されている可能性があります。携帯電話などの基本的な製品でも、回転運動を容易にするためにボールベアリングが使用されています。

個人用デバイス

製造業

製造とボールベアリングは切っても切り離せない関係にあります。ボールベアリングは、食品加工、金型製造、紙製品製造の製造装置だけでなく、考えられるほぼすべての消費者製品にも必要とされています。生産、梱包、輸送に使用される農業機械には、さまざまなボールベアリングが使用されています。建設機械のボールベアリングは、私たちが暮らしたり働いたりするあらゆる住宅や建物の建設に使用されています。

製造業

エンジン: ボールベアリングによりエンジンの動作が向上し、燃料効率が向上します。
ホイール:車両の重量を支え、ホイールのスムーズな回転を保証します。
トランスミッション: トランスミッション内では、ボール ベアリングがスムーズなギアの移行を促進します。

自動車用ボールベアリング

航空宇宙産業

航空機エンジン: ベアリングはローターの安定した回転を可能にし、これは航空機の安全性にとって非常に重要です。
着陸装置: 離陸時と着陸時のスムーズな動きを保証します。
制御システム: ボール ベアリングは、航空機の制御機構の正確な動作に不可欠です。

航空宇宙産業

ロボット アーム: 薄肉ベアリングにより、溶接などの作業中に正確で制御された動作が保証されます。
関節: ロボットでは、ボール ベアリングによりスムーズで自然な動きが可能になります。

ロボット産業

手術器具: 手術器具のベアリングにより、手術中のスムーズで正確な動きが可能になります。
医療用スキャナ: MRI および CT スキャナはボール ベアリングを使用してスムーズで正確な回転を実現し、鮮明な診断画像を保証します。
義肢: 義肢のボール ベアリングにより、ユーザーはよりスムーズで自然な動きを実現し、可動性が向上します。

医療機器

このブログでは、「ボール ベアリングのアプリケーションのガイドラインは何ですか?」という疑問を掘り下げ、さまざまな業界にわたるボール ベアリングの幅広いアプリケーションを紹介します。ボールベアリングは、多くの商業、産業、科学用途において重要なコンポーネントであり、極めて低い摩擦と高い耐久性での回転を可能にします。用途に適したベアリングを選択するには、ボール ベアリングの早期故障を防ぐために、速度、負荷条件、温度を慎重に考慮する必要があります。 Aubearing が製造するボール ベアリングは、その高品質な構造と優れた性能特性で知られており、ハンドヘルド機器から医療機器、高出力モーターに至るまで、世界 50 か国以上のさまざまな業界にベアリングを供給しています。