ベアリングのトルクに関する究極のガイド

ベアリングのトルクに関する究極のガイド

ベアリングは、機械部品間の相対運動を可能にする精密部品です。 ボールベアリング および ころ軸受 最も一般的なタイプのベアリングで、内輪、外輪、転動体、保持器で構成されています。エンジン、ギアボックス、自動車のハブなどの回転機器の重要な部品であり、回転軸を支持し、可動部品間の摩擦を低減することでエネルギー損失を低減し、効率を向上させるように設計されています。軸受トルクは軸受パラメータの重要な要素の 1 つです。このブログは、ベアリングのトルクを紹介し、役立つ建設的なアドバイスを提供することを目的としています。 適切なベアリングを選択してください.

ベアリングトルクとは何ですか?

ベアリング トルクは、回転速度を開始または維持するためにベアリングの内部摩擦に打ち勝つ力です。始動トルクは、ベアリングが回転を開始するために克服しなければならない力です。ランニングトルクとは、軸受が回転を開始し、一定速度で回転を維持するために必要なトルクです。ベアリング内部の摩擦が始動トルクにおいて最も重要な要素であることがわかります。ベアリング内部の摩擦が大きいほど、始動トルクも大きくなります。

ベアリングトルク

ベアリングのトルクに影響を与える要因

ベアリングのトルクはトライボロジー原理に基づいています。トライボロジーは、相対運動における相互作用する表面の摩擦、潤滑、摩耗の研究です。ベアリングが回転すると、さまざまな種類の摩擦抵抗が発生します。エネルギー効率の向上を図るため、軸受トルクの低減を追求してきました。最適なベアリングトルクを達成することは、ベアリングの設計要素と使用されるベアリングの特性を注意深く考慮する必要がある複雑な作業です。ベアリングのトルクに影響を与える要因は数多くあります。たとえば、ベアリングの種類、ベアリングの材質、ベアリングの潤滑、予圧、クリアランス、設計パラメータ、ベアリングが動作する環境の考慮などです。軸受トルクを効果的に最小限に抑え、機械システムの全体的な効率と寿命を向上させ、よりスムーズな動作を実現し、エネルギー消費を削減し、システムのパフォーマンスを向上させるために、Aubearing は軸受トルクに影響を与える要因を 1 つずつ決定します。

転がり摩擦

転がり軸受は、内輪、外輪、転動体(玉やころなど)、保持器で構成されています。軸受が回転すると、転動体が軸受の内輪および外輪の軌道に接触し、転がり抵抗または転がり摩擦が発生します。この抵抗は、転動体の変形と滑り、およびベアリング内の潤滑剤の存在によって引き起こされます。

ベアリングの転がり摩擦

ベアリングタイプ

始動トルクが異なる ベアリングの種類。一般にボールベアリングの始動トルクはローラーベアリングに比べて低くなります。ボールベアリングの内部転動体は円形で、内輪および外輪と「点接触」します。しかし、ころ軸受の転動体は円筒ころまたは楕円ころであり、軸受の内輪と外輪との接触は「線接触」になります。ボールベアリングと比較して、ローラーベアリングははるかに大きなトルクを持っています。

ベアリングタイプ

密閉またはシールド

ベアリングには多くの場合、 シールまたはシールド 異物の侵入を防ぎ、潤滑を維持します。これらのシールは、シール摩擦と呼ばれる追加の摩擦を発生させます。シールの摩擦量は、シールの設計、材質、状態によって異なります。一般に、ゴムシールの摩擦抵抗は金属シールドの摩擦抵抗よりも大きくなります。

シールまたはシールドされたベアリング

潤滑剤の粘度

通常、ベアリングには次のものが必要です。 潤滑 摩擦と摩耗を軽減します。使用される潤滑剤はオイルまたはグリースですが、これらには特定の粘度があります。潤滑剤の粘度により、ある程度の抵抗が生じます。当然のことですが、潤滑剤の粘度が高くなるほど回転抵抗が大きくなり、必要な始動トルクも大きくなります。また、長期間使用しなかった場合、シールと軸の間から潤滑油がはみ出し、起動トルクが大きくなる場合があります。一般に、グリースの抵抗は潤滑油の抵抗よりも大きくなります。

ベアリング潤滑剤

シャフト表面仕上げ

シャフトの表面仕上げもベアリングのトルクに影響を与える要因の一つです。シャフト表面が粗いほどトルクが高くなることが知られています。始動トルクが増加する現象の 1 つは、シャフトが長期間停止している場合の接触面間の凝着です。さらに、シャフトの腐食によりベアリング接触面間に接着が生じる場合があり、当然、回転を開始する前に接着を破壊する必要があります。

ベアリングシャフト

軸受材料

軸受材料 トルクにも影響します。軽量の金属とプラスチックのリテーナーは、低速および中速で最小限のトルクを提供します。一般に、フェノールおよび焼結ナイロン保持器は高速でのトルクが低くなります。接触角またはラジアルすきまの値が非常に小さい場合は、トルクが高いことを示します。これは、ベアリングの軌道とボールに固有の幾何学的誤差が応力の不安定な変化を引き起こし、ひいては摩擦レベルの不安定な変化を引き起こす可能性があるためです。アンギュラコンタクトベアリングは接触角が非常に高く、それに応じてトルクレベルも高いことがわかります。

軸受材質

ベアリングトルクの計算

ベアリング トルクの値を計算することは、システムを最適化するために重要であり、最適なベアリングと構成を選択するのに役立ちます。この簡単な式を使用して、摩擦トルクの近似値を計算できます。

ボールベアリングのトルク計算

ラジアルボールベアリング:0.5×0.0013×ラジアル荷重(ニュートン)××軸受穴径(mm)
スラストボールベアリング:0.5×0.0011×アキシアル荷重(ニュートン)××軸受内径(mm))

ベアリング トルクを計算するためのこの公式は、ボール ベアリングが完全に潤滑され、接触シールがなく、低速および低負荷の影響を受け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荷重である必要があります。測定単位はニュートンミリメートル (Nmm) です。これは、1 mm の距離でアームに 0.1 ニュートン (約 1 Kgf) の力を加えることで生成されるトルクに相当するトルクの合成単位です。速度と潤滑剤の粘度を考慮した正確なボール ベアリングのトルク データが必要な場合は、Aubearing にお問い合わせください。

ころ軸受トルクの計算

ローラーベアリングのトルクを計算するには、いくつかの用語の概念を理解する必要があります。

ラジアル荷重はベアリングの軸に垂直な荷重です。
アキシアル荷重は、シャフトの軸に平行に作用する力です。

ローラーベアリングのトルクを計算するには、転動体の数とサイズ、接触角、軌道サイズなどの要素も必要です。さらに、ベアリングの形状はトルクの計算に影響を与える重要な要素です。もちろん、ころ軸受のトルクを計算するには、ころ軸受の摩擦係数が不可欠です。転動体と軌道面との間の摩擦によって生じる動きの抵抗を表します。特定のベアリングの種類と潤滑条件の摩擦係数は、ベアリングのメーカーの Web サイトまたはカタログで確認できます。

トルク(M)=Fr*d*μ+Fa*Dm*μa

M トルクの略です
Fr ラジアル荷重を表す
d 転動体の直径を表します
μ 転動体の摩擦係数を表す
Fa アキシアル荷重を表す
Dm ベアリングの平均直径を表します
μa アキシアル摩擦係数を表す

ころがり軸受の計算されたトルクを知ることで、エンジニアは軸受が予想される荷重に耐えられるかどうか、許容可能なトルク制限内で動作し、効率的な動作を維持できるかどうかを大まかに評価できます。ベアリングのサイズを適切に設定すると、早期の摩耗、過度の加熱、潜在的なシステム障害を防ぐことができます。

まとめ

ベアリングのトルクに影響を与える要因を理解し、ベアリングのトルクを正確に計算することは、正しいベアリングを選択するのに役立ちます。最適なパフォーマンスとシステムの信頼性を確保するために、特定のアプリケーションの正確なトルク仕様を取得するには、メーカーのガイドラインを参照して従う必要があります。周知のとおり、Aubearing は中国の信頼できるベアリング メーカーであり、世界的に有名なオンライン ベアリング ストアであり、お客様が必要とするベアリングのための包括的なソリューションを提供しています。