転がり軸受について知っておくべき

転がり軸受について知っておくべき

ローリング ベアリング 走行軸と軸座との滑り摩擦を転がり摩擦に変え、摩擦損失を低減する精密機械部品です。転がり軸受は一般に、内輪、外輪、転動体、保持器の 4 つの部品で構成されます。内輪の機能は、シャフトと協働し、シャフトと一緒に回転することです。外輪の機能は軸受座と協働して支持の役割を果たすことです。転動体は保持器によって内輪と外輪の間に転動体が均等に分配されるため、その形状、サイズ、数は転がり軸受の性能と寿命に直接影響します。保持器は転動体を均等に分配し、潤滑のために転動体が回転するようにガイドします。

転がり軸受の構成部品

転がり軸受の構成要素は、内輪、外輪、転動体、保持器、グリースの5つです。転がり軸受は一般に、内輪、外輪、転動体、保持器の 4 つの部品で構成されています。さらに、潤滑剤は転がり軸受の性能に大きな影響を与えるため、潤滑剤は転がり軸受の 5 番目に大きな構成要素とみなされることもあります。転がり軸受の部品には次の機能があります。

  • 内輪は通常、軸にしっかりと嵌合し、軸とともに回転します。

  • 外輪は通常、軸受座の穴や機械部品のシェルと協働して支持の役割を果たします。ただし、用途によっては外輪が回転して内輪が固定されたり、内輪と外輪の両方が回転したりする場合もあります。

  • 転動体は保持器により内輪と外輪の間に均等に配置されます。その形状、サイズ、数量は、ベアリングの耐荷重能力と性能に直接影響します。

  •  保持器は転動体を均等に分離し、転動体が正しい軌道上を移動するように導き、軸受の内部荷重分散と潤滑性能を向上させます。

転がり軸受

転がり軸受リング

(1) 内輪:外周に軌道が形成された軌道輪です。
(2) 外輪:内面に軌道が形成された軌道輪です。
(3) 円すい内輪:円すいころ軸受の内輪。
(4) テーパ外輪:外輪の 円すいころ軸受.
(5) 二重軌道円すい内輪:二重軌道を持つ円すいころ軸受の内輪。
(6) 二重軌道円すい外輪:二重軌道を持つ円すいころ軸受の外輪。
(7) 幅広内輪: 内穴内でのシャフトの案内を改善したり、留め具やシールを取り付けるための補助位置を提供したりするために、一端または両端が幅広になっている軸受内輪。
(8) ロック内輪: ショルダーの全部または一部が除去された溝付き玉軸受内輪。

転がり軸受リング

(9) ロック外輪:A 溝付きボールベアリング ショルダーの全部または一部を取り除いた外輪。
(10) 打ち抜き外輪: 薄い金属板から打ち抜かれ、一端がシールされたフェルール (シールされた打ち抜き外輪)、または両端が開いたフェルールで、一般にラジアルの外輪を指します。 針状ころ軸受.
(11)、フランジ外輪:フランジ付きベアリング外輪。
(12) 調心外輪: その軸と軸受座の軸の間の永久的な角変位に適応するために、球面の外面を備えた外輪。
(13) 外輪シートリングの調心:外輪とシート穴の調心に使用するフェルールは、外輪の球面外面に合わせて内面が球面になっています。
(14) 外球面:軸受外輪の外面は玉面の一部です。
(15)。円錐外輪前面のつば:円錐外輪の軌道面前面のつばは、ころの案内ところ大端面の推力を受けるために使用されます。
(16) 中間止め輪:二重軌道円錐内輪の中間つばなど、二重軌道を備えた軌道輪。

転がり軸受輪の製造

(1) 鍛造: 鍛造プロセス中のオーバーバーニング、過熱、網状炭化物の内部亀裂などにより、フェルールの靭性と強度が低下します。したがって、加工温度、循環加熱、鍛造後の放熱条件(噴霧冷却など)は常に厳密に管理する必要があります。特に大型フェルールの最終鍛造後は、700℃を超える温度のものを積み上げないでください。

(2) 熱処理: 熱処理装置を注意深く監視することは、作業場における重要なタスクです。機器の信頼性を監視します。機器や熱電対などの重要な温度制御機器は、正確で信頼性の高い測定データを確保するために綿密に監視する必要があります。過度のエラーがあるものは適時に交換する必要があり、体調不良時の操作は固く禁止されています。

暑さ対策

(3) 研削工程のモニタリング。完成した輸入ベアリングリングには、研削焼けや研削亀裂があってはなりません。特に内輪ドライバーテーパーの合わせ面に焼けがあってはなりません。フェルールが酸洗いされている場合は、焦げた製品を取り除くために完全に検査する必要があります。ひどく焼けたものは修理できないか、修理できないものは廃棄する必要があります。研削焼けのあるリングは組み立て工程に入ることができません。

(4) 本人確認管理。鋼を保管した後、フェルールを研磨する前に、各プロセスを厳密に管理する必要があり、GCR15 と GCR15SIMN という XNUMX つの異なる材料と製品を厳密に区別する必要があります。

転がり軌道輪の取り付け

ベアリングリングを取り付けるときは、取り付け順序に特別な注意を払う必要があります。精密ベアリングでは、プラス端とマイナス端にも注意を払う必要があります。逆に取り付けると動的アンバランスが発生し、ベアリングの性能に影響を与えます。

転動体

転動体は転がり軸受の中心要素です。その存在により、相対的に移動する表面間に転がり摩擦が発生します。転動体の種類には、玉、円筒ころ、円すいころ、針状ころなどがあり、転がり軸受の転動体には主に鋼球ところが含まれます。

転がり軸受の基本構造

滑り軸受に基づいて開発された転がり軸受の動作原理は、滑り摩擦を転がり摩擦に置き換えることです。それらは通常、2 つのリング、1 組の転動体、および保持器で構成されます。これらは汎用性が高く、標準化されており、高度にシリアル化されています。高機械ベース部品。さまざまな機械の使用条件が異なるため、転がり軸受に対しても負荷容量、構造、性能などさまざまな要求が出されています。このため、転がり軸受にはさまざまな構造が必要となります。ただし、最も基本的な構造は内輪、外輪、転動体、保持器で構成されます。ベアリングのさまざまな部品の機能は次のとおりです。

ラジアル軸受の場合、内輪は通常、軸にしっかりとはまり、軸とともに動きます。外輪は、通常、軸受座または機械ハウジングの穴と中間ばめで支持の役割を果たします。ただし、外輪も回転し内輪が固定されて補助的な役割を果たす場合や、内輪と外輪が同時に回転する場合もあります。スラスト軸受の場合、シャフトリングは軸に密着して一体的に動き、シートリングは軸受座や機械ハウジングの穴に中間嵌合して支持の役割を果たします。転動体 (鋼球、ローラー、またはニードルローラー) は、通常、転がり運動用の保持器の助けを借りて、ベアリング内の 2 つのリングの間に均等に配置されます。その形状、サイズ、数はベアリングの耐荷重と性能に直接影響します。保持器は転動体を均等に分離するだけでなく、転動体の回転を案内し、軸受の内部潤滑性能を向上させることができます。

転がり軸受の分類

転がり軸受の構造形式による分類

ベアリングは、負荷の方向または公称接触角に応じて次のように分類されます。

1) ラジアル軸受 – 主にラジアル荷重に耐えるために使用される転がり軸受で、公称接触角は 0 ~ 45 です。さまざまな公称接触角に従って、次のように分類されます。 ラジアル接触軸受 – 公称接触角が 0 のラジアル軸受。求心アンギュラ接触軸受 - 公称接触角が 0 ~ 45 より大きいラジアル軸受。

2) スラスト軸受 – 主にアキシアル荷重を負担するために使用される転がり軸受で、公称接触角は 45 ~ 90 度を超えます。異なる公称接触角に従って、次のように分類されます。 アキシアル接触軸受 – 公称接触角が 90°のスラスト軸受;スラストアンギュラコンタクトベアリング - 公称接触角が 45 度より大きく 90 度未満のスラストベアリング。

転動体の種類による

1) ボールベアリング - 転動体はボールです。

2) ころ軸受—転動体はころです。ころの種類に応じて、ころ軸受はさらに次のように分類されます。 円筒ころ軸受 - 転動体が円筒ころであり、円筒ころの長さと直径の比が 3 以下である軸受。針状ころ軸受 - 転動体が針状ころである軸受。ニードルローラーの長さと直径の比は 3 より大きいですが、直径は 5 mm 以下です。円すいころ軸受 – 転動体が円すいころである軸受。自動調心ころ軸受 - XNUMX 個ずつ 転動体は自動調心ころ軸受です。

ベアリングアライメント機能

1) 調心ベアリング - 軌道は球面であり、XNUMX つの軌道の軸線間の角度偏差と角運動に適応できます。

2) 非調心軸受(リジッド軸受) – 軌道間の軸中心線の角度ずれに強い軸受です。

転動体の列数に応じた軸受

1) 単列ベアリング – XNUMX 列の転動体を備えたベアリング。

2) 複列ベアリング – XNUMX 列の転動体を備えたベアリング。

3) Multi-row bearings – bearings with than two rows of rolling elements, such as three-row and four-row bearings.

ベアリングの分離可否別

1) 分離可能ベアリング – 分離可能な部品を備えたベアリング。

2) 非分離軸受 - 軸受が最終的に組み立てられた後、リングを自由に分離できない軸受。

軸受の構造形状別

充填溝の有無、内外輪の有無やヘルールの形状、つばの構造、さらには保持器の有無など)によっても複数の構造タイプに分類できます。

転がり軸受のサイズによる分類

(1) ミニチュアベアリング – 公称外径範囲が 26mm 未満のベアリング。
(2) 小型ベアリング - 公称外径が 28 ~ 55 mm の範囲のベアリング。
(3) 中小型ベアリング - 公称外径が 60 ~ 115 mm のベアリング。
(4) 中型および大型ベアリング - 公称外径 120 ~ 190 mm のベアリング
(5) 大型ベアリング – 公称外径が 200 ~ 430 mm のベアリング。
(6) 超大型ベアリング - 公称外径範囲が 440 mm または

転がり軸受の製造工程

転がり軸受のタイプ、構造タイプ、公差レベル、技術要件、材料、バッチサイズが異なるため、基本的な製造プロセスはまったく同じではありません。

軸受部品の製造プロセス:

(1) フェルールの加工工程:ベアリングの内外輪の加工は素材やブランク形状により異なります。旋削前の工程は以下のXNUMX種類に分けられます。全体の加工プロセスは次のとおりです。 棒材またはパイプ材(一部のバーは鍛造、焼鈍、焼きならしが必要) - 旋削加工 - - 熱処理 - - 研削加工 - - 精密研削または研磨 - - 部品の最終検査 -防錆—-保管—-(組み立て式)

(2)鋼球の加工工程。鋼球の加工も素材の状態により異なります。ボールを潰したり磨くまでの工程は以下の2種類に分けられます。熱処理前の工程も以下のXNUMX種類に分かれており、全体の加工工程は以下の通りです。 棒材や線材の冷間パンチング(一部の棒材はリングで打ち抜き、冷間パンチング後に焼き鈍しが必要) – 難削材の粗研削、軟研削またはフォトボール – –熱処理—-硬研削—-微研削—-精密研削または研削—-最終検査グループ化—-防錆、梱包—-保管。

(3) ローラーの加工。ローラーの加工は原料により異なります。熱処理前の工程は以下のXNUMX種類に分けられます。全体の加工プロセスは、棒の旋削加工または線材の冷間圧造と糸引きです。リングベルト・ソフト研削 —- 熱処理 —- ソフトスポット —- 粗研削外径 —- 粗研削端面 —- 最終研削端面 —- 精研削外径 —- 最終研削外径 —- 最終検査グループ化 —-防錆、梱包、保管(組立て済み)。

(4)保持器の加工工程。保持器の加工工程は、設計構造と原材料に応じて次の 4 つのカテゴリに分類できます。

1) 板金→シャーリング①→打ち抜き→スタンピング→整形・仕上げ→酸洗orショットピーニングor弦研磨→最終検査→防錆、梱包→倉庫(セットで組立てます)

2)中実保持器の加工工程:中実保持器の加工は素材や粗さにより異なります。回転前のブランクは以下のXNUMX種類に分類できます。全加工工程は、 棒、管 材料、鍛造、鋳物 ― 車両内径、外径、端面、面取り ― 穴あけ(または絞り、中ぐり) ― 酸洗い ― 最終検査 ― 防錆、梱包 ― -ストレージ。

転がり軸受の組立工程:

内輪、外輪、転動体、保持器などの転がり軸受部品は、検査に合格した後、組立工場に入り、組立てられます。部品の脱磁・洗浄 → 内外転造(溝)チャンネルサイズグループ選定 → 組立 セット → クリアランスチェック → リベットケージ → 最終検査 → 脱磁・洗浄 → 防錆・梱包 → 完成品倉庫へ入庫(梱包、発送)。

転がり軸受の特徴

滑り軸受と比較して、転がり軸受には次の利点があります。

(1) 転がり軸受は滑り軸受に比べて摩擦係数が小さく、伝達効率が高い。一般に、滑り軸受の摩擦係数は 0.08 ~ 0.12 ですが、転がり軸受の摩擦係数は 0.001 ~ 0.005 にすぎません。

(2) 転がり軸受は軸受鋼を使用しており、熱処理が施されています。したがって、転がり軸受は高い機械的特性と長い耐用年数を備えているだけでなく、滑り軸受の製造に使用される比較的高価な非鉄金属を節約することもできます。

(3) 転がり軸受の内部すきまが非常に小さく、各部品の加工精度が高い。したがって、動作精度が高い。同時に予圧をかけることで軸受の剛性を高めることができます。これは精密機械にとって非常に重要です。

(4)転がり軸受にはラジアル荷重とアキシアル荷重の両方を負荷できるものがあるので、軸受支持部の構造が簡素化できる。

(5) 転がり軸受は伝達効率が高く発熱が少ないため、潤滑油の消費量が削減でき、潤滑メンテナンスが容易になります。

(6) 転がり軸受はウランに対して宇宙のあらゆる方向に簡単に適用できます。

転がり軸受にもいくつかの欠点があります

ただし、すべてが 2 つに分けられ、転がり軸受にも主に次のようないくつかの欠点があります。

(1) 転がり軸受の耐荷重能力は、同じ体積の滑り軸受の耐荷重能力に比べて非常に小さくなります。このため、転がり軸受のラジアルサイズが大きくなります。したがって、滑り軸受は、大きな荷重に耐え、小さな半径寸法とコンパクトな構造を必要とする状況 (内燃機関のクランクシャフト軸受など) でよく使用されます。

(2) 転がり軸受は、特に使用後期になるほど振動や騒音が大きくなります。したがって、転がり軸受は高精度が要求され、振動が許されない用途には適していません。一般的には滑り軸受の方が優れています。

(3) 転がり軸受は金属の削りくずなどの異物に特に敏感です。ベアリングに異物が混入すると、断続的に大きな振動や騒音が発生し、早期破損の原因となる場合もあります。さらに、転がり軸受は金属介在により早期に損傷する傾向もあります。たとえ初期損傷が発生しなくても、転がり軸受の寿命には一定の限界があります。つまり、転がり軸受の寿命は滑り軸受に比べて短いのです。

However, compared with rolling bearings and sliding bearings, each has its own advantages and disadvantages, and each has certain applicable occasions. Therefore, the two cannot completely replace each other, and each develops in a certain direction and expands its own field. However, due to the outstanding advantages of rolling bearings, there is a tendency for latecomers to catch up. Rolling bearings have developed into the main support type of machinery and are used and widely.

ケージ

軸受保持器としても知られる保持器は、転動体の全部または一部を部分的に包み込み、転動体を隔離するために転動体とともに移動する軸受部品を指し、通常は転動体を案内して軸受内部に保持します。

ケージ材

転がり軸受が動作しているとき、滑り摩擦により軸受が加熱され、摩耗が発生します。特に高温の動作条件下では、慣性遠心力の作用により摩擦、摩耗、熱が増大します。重篤な場合には、 ケージが焼けたり壊れたりする可能性があります, causing the bearing to not work properly. Therefore, in addition to having a certain strength, the material of the cage must also have good thermal conductivity, small friction factor, good wear resistance, strong impact toughness, low density, and a linear expansion coefficient close to that of the rolling elements. In addition, the stamped cage needs to withstand complex stamping deformation and requires the material to have good processing properties. Some cages with extremely high requirements will also be coated with a layer of silver. The types of cage materials include: mild steel/stainless steel cage, bakelite/plastic (nylon) cage, brass/bronze/aluminum alloy cage, etc.

ベアリングケージの材質

製造方法の分類:

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、コストを削減します。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。

プラスチック鋳造法による保持器

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。プランジャーまたは移動スクリューによって加圧された半液体原料がノズルから成形型内に射出されます。 射出成形 機械。断熱後、冷却後、必要なケージを入手します。彼の職人技の特徴は次のとおりです。

1) 保持器は一度の射出成形で成形されるため、機械加工をすることなく正確な幾何学的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ある。

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。

グリース

グリース: 濃厚で油っぽい半固体。機械の摩擦部分の潤滑やシールに使用されます。金属表面の隙間を埋めたり、錆びを防ぐためにも使用されます。主に鉱物油(または合成潤滑剤)と増ちょう剤で構成されています。主な機能は、 グリスは潤滑剤です、保護と密封。グリースのほとんどは潤滑に使用され、減摩グリースと呼ばれます。減摩グリースは主に機械的摩擦を低減し、機械的摩耗を防止する役割を果たします。同時に、金属の腐食を防ぎ、密閉性と防塵性を保護する役割も果たします。保護グリースと呼ばれる、主に金属の錆びや腐食を防ぐために使用されるグリースがあります。

ベアリングの潤滑

グリースの動作原理は、増粘剤が潤滑が必要な場所にオイルを保持することです。荷重がかかると増ちょう剤が油を放出して潤滑効果を発揮します。常温、静的状態では固体に近いため、流動せず形状を維持し、金属に滑りずに付着します。高温や一定以上の外力が加わった場合、液体のように流動することがあります。グリースが機械の可動部品によってせん断されると、グリースが流れて潤滑され、可動表面間の摩擦と摩耗が軽減されます。せん断動作が停止すると、一定の粘稠度に戻ることができます。グリースの特殊な流動性により、潤滑油が適さない部位の潤滑も可能です。また、半固体であるため、潤滑油よりもシール効果、保護効果に優れています。