ベアリングケージについて知っておくべき

ベアリングケージについて知っておくべき

軸受は多くの部品から構成されていますが、保持器は軸受の「血管」とも言えます。したがって、軸受の性能において、保持器の材質は軸受の効率に直接関係します。軸受保持器は、転動体の全部または一部を包み込み、転動体とともに移動して転動体を隔離する軸受部品です。通常、転動体をガイドし、ベアリング内に保持します。

転がり軸受が作動するとき、特に負荷が複雑で高速回転するとき、保持器は大きな遠心力、衝撃、振動に耐えなければなりません。保持器と転動体との滑り摩擦が大きく、発熱量が多くなります。力と熱の複合効果により、 ケージの故障、ひどい場合にはケージが焼けて壊れてしまうこともあります。したがって、保持器の材料には、良好な熱伝導性、良好な耐摩耗性、小さな摩擦係数、小さな密度、強度と靱性の一定の組み合わせ、および良好な弾性と剛性が要求されます。転動体の膨張係数に近い膨張係数。そして処理性能も良好。さらに、保持器は潤滑剤、潤滑剤添加剤、有機溶剤、冷却剤などの化学媒体の影響も受けます。

ベアリングケージ

軸受保持器の役割

軸受保持器の主な目的は、転動体間の適切な距離を維持し、隣接する転動体間の直接接触を避けて摩擦とその結果生じる熱を最小限に抑えることです。転動体を均等に分散させるため すべての軸受に荷重を均等に分散させることができるため、荷重が均等に分散され、騒音が低減されます。転動体を無負荷ゾーンで正しく案内することで、ベアリング内の転がり状態を改善し、破壊事故を回避できます。引っ張る。

軸受保持器の分類

一般的に使用される保持器は材質により主に金属製保持器と非金属製保持器に分けられます。複合保持器などもあります。特殊用途の軸受保持器も特殊な使用条件の要件を満たす必要があります。耐高温性、耐食性、自己潤滑性(真空中で使用)、非磁性など。

鋼製保持器材質

鋼製保持器材料は、その高強度、良好な靭性、および加工の容易さにより、転がり軸受に一般的に使用されています。通常、スチールリテーナーは高品質の炭素鋼シートからコールドスタンピングで作られます。さらに、必要に応じて他の機械的処理方法も使用できます。一般的に使用される鋼製保持器の材質には、20、30、45、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、40CrNiMo、ML15、ML20 などが含まれます。鋼製保持器は通常、応力を除去し、可塑性を回復するために熱処理されます。高温焼戻し、再結晶焼鈍などを含みます。鋼製保持器の摩擦係数を下げるために、完成した保持器には必要に応じて表面処理が必要です。

鋼製軸受保持器

非鉄金属保持器材質

鉄鋼とは異なり、非鉄金属には独自の特別な特性があります。例えば、アルミニウム合金は、低密度、良好な熱伝導性、良好な耐食性という特性を備えています。銅合金は、良好な熱伝導性、小さな摩擦係数、良好な成形性、および高い使用温度という特徴を持っています。亜鉛アルミニウム合金は、低コスト、低密度、優れた性能という利点があります。

非鉄金属製軸受保持器

非金属保持器材質

非金属製ケージの材料には、主にナイロン、フェノールテープ、ポリテトラフルオロエチレンなどのポリマーや複合材料が含まれます。ポリマー材料は強度と弾性がよく一致しています。優れた滑り特性により、ポリマー保持器は潤滑された転動体の表面に対して移動するときにわずかな摩擦しか発生しないため、軸受の発熱と摩耗が最小限に抑えられます。潤滑剤が不足している状況でも、ポリマー保持器は優れた運動特性を維持します。これにより、ベアリングが損傷することなく一定期間動作し続けることが保証されます。ポリマーの密度が低いため、ポリマーで作られたケージの慣性は小さくなります。

ナイロンベアリングケージ

ケージは純粋な材料で作られていることに加えて、変性ポリマー材料も使用しています。充填または補強には他の材料を使用してください。

保持器をベアリングに取り付けた後。保持器と転動体との間に隙間があるため、保持器がラジアル方向にオフセットする可能性があり、これをラジアルオフセットと呼びます。そのオフセットは次の式で表すことができます。

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保持器が最大半径方向オフセットに達したときに、保持器が軸受リングに接触しないことを確認する必要があります。

軸受保持器の製造工程

ダイカストケージ

ダイカスト保持器の材質はアルミニウム合金と黄銅です。原料を溶かしてダイカストマシンのダイカスト金型に流し込み、保持器を一気にダイカストします。鋳造ゲートは旋盤で回転されます。

(1) 保持器は直接ダイカスト製であるため、機械加工をすることなく良好な幾何形状と寸法精度が得られ、生産効率が高い。
(2) ダイカスト後、金属は結晶化して凝固し、正確な構造、良好な表面品質、耐摩耗性を備えます。
(3) 材料利用率が高くコストダウンが図れます。

しかし、アルミ合金製の保持器をダイカストで鋳造する場合は、大トン数の設備が必要となり、金型の設計や製作が複雑になります。ケージのポケットはダイカストの際に歪みが生じやすくなります。軸受が衝撃、振動、変速にさらされる条件下では、ダイカスト製保持器の品質をさらに向上させる必要があります。

プラスチック鋳造ケージ

真空乾燥させた粒状のエンジニアリングプラスチックをバレルに入れ、抵抗線で加熱して半液体状に溶かします。半液体原料はプランジャーや移動スクリューによって加圧され、ノズルから射出成形機の成形型内に射出されます。断熱後、冷却後、必要なケージを入手します。

(1) 保持器は一度の射出成形で成形されるため、機械加工を必要とせずに正確な幾何形状と寸法精度が得られ、低い表面粗さ値が得られ、生産効率が高い。
(2) 金型やプラスチック鋳物の成形が簡単で、軸受の組み立てが容易で、自動制御の実現が容易です。
(3) プラスチック保持器は耐摩耗性、耐磁性、低摩擦などの優れた特性を持っています。

しかし、プラスチック自体の熱変形、経年劣化、脆さといった欠点のほか、保持器の構造やプラスチックの射出工程に問題があるため、プラスチック鋳造保持器の用途は限られています。

エンプラ製保持器の場合、各メーカーの性能は多少異なりますが、概ね同様です。この種の保持器は軽量で高速用途に適しています。さらに、この種のケージの故障モードは突然の破裂ではないため、突然のシャットダウンが許可されない場合に適しています。しかし、鉱山機械の場合、この種のケージは突然破損するものではなく、徐々に温度が上昇すると完全に破損してしまうため、安全性の観点から使用には適していません。爆発的な状況。 。同時に、この種のケージには温度制限があり、通常-40〜120℃です。真鍮製ケージには基本的に障害はありませんが、アンモニアが存在する環境には適していません。一般に小型軸受には銅製保持器は使用されません。鋼製保持器に制限はありませんが、大型軸受には鋼製保持器は使用されません。

軸受保持器の選び方

軸受保持器の材料は、製造材料と用途シナリオに応じて分類できます。一般的な軸受保持器の材料の一部を次に示します。

鉄かご: 通常、高品質の炭素鋼または合金鋼で作られ、高強度、耐摩耗性、耐食性の特性を備えています。航空宇宙エンジンや自動車のギアボックスのベアリングなど、高速、重荷重、高温の用途に適しています。

  • 利点と性能: この種のケージは高強度で軽量な材料を備えています。主に深溝玉軸受、自動調心ころ軸受、円すいころ軸受に使用されており、一般に転がり軸受の鉱油系潤滑剤やアルカリ含有油系潤滑剤の影響を受けません。

  • 使用制限:水や水蒸気の影響により錆びやすい。

  • 動作温度: ケージの動作温度は 300°C に達することがあります。

鋼製軸受保持器

真ちゅう製のケージ:通常真鍮や青銅で作られ、耐摩耗性、耐食性に優れ、摩擦係数が低いです。家庭用電化製品、計器、事務機器のベアリングなど、中速および軽荷重の用途に適しています。
真鍮は引張強度が高く、一般的なベアリング潤滑剤の影響を受けません。中小型ベアリングによく使用されます。ただし、銅の価格が高いため、真鍮製の保持器の価格も高くなります。主な特徴は以下のとおりです。

  • ケージタイプ: スタンピングおよびソリッド。スタンピングは小型および中型サイズにのみ適しています。

  • 材質:黄銅板、黄銅鋳物、または黄銅鍛造。黄銅は引張強度が高く、機械的強度は鋼板プレス保持器と同等ですが、密度が比較的小さく、限界速度が高く、価格が高くなります。

  • 利点: 合成油やグリースなどの潤滑剤の影響を受けません。

  • 使用上の制限: 真鍮製ケージは 300°C を超える状況では使用できません。また、アンモニアは真鍮に季節的な破損を引き起こすため、アンモニア (冷却など) には適していません。

  • 動作温度: 動作温度は 300°C 未満です。

真鍮製保持器軸受保持器

ナイロンケージ: 通常、射出成形用のポリアミド (PA66) などのエンジニアリング プラスチックで作られ、軽量、耐食性、良好な絶縁性、加工が容易という特徴があります。電動工具、ミシン、食品機械のベアリングなど、軽荷重、低速、高温の用途に適しています。ポリアミドナイロン素材は、高弾性かつ軽量であるという利点があります。この保持器は非常に優れた滑り性と自己潤滑性を備えています。現在の鉄製ケージに代わる新世代の製品です。

  • 利点と性能:ポリアミドナイロン素材は、高弾性と軽量という利点があります。

  • この保持器は非常に優れた滑り性と自己潤滑性を備えています。振動衝撃応力や高加減速が存在する場合、または軸受の内輪と外輪が互いに傾いている場合に特に適しています。

  • 使用上の制限: ポリアミドナイロン製ケージは特殊な潤滑 (潤滑剤中の腐食性添加剤) の影響を受ける可能性があり、脱水により脆くなるため真空中では使用できません。

  • 使用温度: 使用温度は 120°C 未満、-40°C を超えます。温度が低すぎるとナイロンの弾力性が失われます。

ナイロンベアリングケージ

フェノールケージ:フェノール樹脂、ガラス繊維布などの材料で構成されており、高強度、高温耐性、優れた絶縁特性を備えています。航空機エンジンやガスタービンの軸受など、高温・高速の用途に適しています。

その他の資料: 上記の一般的な材料に加えて、軸受保持器の製造にはアルミニウム、マグネシウム、その他の軽金属材料や複合材料などの他の材料も使用されます。これらの材料は通常、特定の用途の要件に基づいて選択されます。

ベアリングケージを選択する際に考慮すべき要素

作業環境: 軸受の使用環境は保持器の材質に大きな影響を与えます。たとえば、高温環境では、スチールまたはフェノールテープケージなどの高温耐性のある材料を選択する必要があります。腐食環境では、銅やナイロン製のケージなどの耐食性素材を選択する必要があります。

ベアリングタイプ:軸受の種類により保持器の材質が異なります。たとえば、深溝玉軸受、自動調心ころ軸受、円すいころ軸受には通常鋼製保持器が使用されます。一方、円筒ころ軸受では銅またはナイロンの保持器を使用できます。

速度と負荷:速度と荷重も保持器の材質を選択する際の重要な要素です。高速、重荷重の条件下では、鋼製や銅製の保持器など、強度、耐摩耗性、耐食性の高い材質を選択する必要があります。

経済:性能要件を満たすことを前提として、経済的要因を考慮する必要があります。エンジニアリング プラスチックなどの一部の軽量で低コストの材料は、軽荷重、低速、高温に適しています。

その他の要因:さらに、ケージのサイズ、形状、加工方法、設置要件などの要因を考慮する必要があります。

ベアリングケージを選択する際には、作業環境、ベアリングの種類、速度と荷重、経済性、その他の関連要素など、いくつかの要素を考慮する必要があります。実際の用途では、ベアリングの正常な動作と耐用年数を保証するために、特定の要件と条件に基づいて選択する必要があります。