現在入手可能なベアリングにはさまざまな種類がありますが、それらの違いに関する情報はほとんどありません。 「用途に最適なベアリングはどれですか?」と自問したことがあるかもしれません。 または「ベアリングの選び方は？
1. 軸受の分類
まず、転がり要素を持つほとんどのベアリングが 2 つの大きなカテゴリに分類されることを知っておく必要があります。
玉軸受 ころ軸受
これらのグループ内には、性能を向上させるために独自の機能や最適化された設計を備えたベアリングのサブカテゴリがあります。 優れた性能、耐高温性、超強度など新素材の世界。
2.アプリケーションの4つのことを確認し、正しいベアリングタイプを選択してください
1. 軸受荷重と耐荷重を求める
ベアリング荷重は、一般に、コンポーネントが使用中にベアリングに及ぼす反力として定義されます。
用途に適した軸受を選択するときは、まず軸受容量を決定する必要があります。 負荷容量は、ベアリングが処理できる負荷の量であり、ベアリングを選択する際の最も重要な要素の 1 つです。
まず、アプリケーションがベアリングにかけるベアリング荷重のタイプと量を理解してください。 ボール ベアリングは通常、小から中程度の負荷に最適です。 通常、負荷の高いアプリケーションにはローラー ベアリングが最適です。
ベアリング荷重は、アキシアル (スラスト)、ラジアル、またはその組み合わせです。 アキシアル (またはスラスト) ベアリング荷重は、力がシャフトの軸に平行な場合です。
ラジアル ベアリング荷重は、力がシャフトに対して垂直な場合です。 次に、複合ベアリング荷重は、平行および垂直の力がシャフトに対して角度の力を生成するときです。
ボール ベアリングは、適度なサイズの表面積に荷重を分散するために、球状のボールで設計されています。 それらは、単一の接触点を介して負荷を分散させるため、小から中程度の負荷に適している傾向があります。
ベアリングの荷重タイプと最適なボール ベアリングのクイック リファレンスを次に示します。
ラジアル (軸に垂直) および軽荷重:
ラジアル ボール ベアリング (深溝ボール ベアリングとも呼ばれます) を選択します。 ラジアル ベアリングは、市場で最も一般的なベアリング タイプの一部です。
アキシャル (スラスト) (軸に平行) 荷重:
スラスト玉軸受の選択
ラジアル荷重とアキシアル荷重の組み合わせ:
アンギュラコンタクトベアリングを選択してください。 ボールは、組み合わされた荷重をより適切にサポートする角度でレースウェイに接触します。
ラジアル荷重とアキシアル荷重の組み合わせ:
円すいころ軸受の選択
写真
2. アプリケーション機器の速度を知る
アプリケーションの回転速度を決定します。 一般に高速 (RPM) にはボール ベアリングが最適ですが、低速には一般にボール ベアリングが最適です。 アプリケーション機器の回転速度は、ベアリングを選択する際に考慮すべき要素です。
アプリケーションが高速回転で動作する場合、ボール ベアリングは通常、最初の選択肢です。 高速での性能が向上し、ローラー ベアリングよりも高い速度範囲を提供します。
その理由の 1 つは、ボール ベアリングの転動体とレースウェイの間の接触が、ローラー ベアリングと同様に、接触線ではなく点であることです。 表面が転がるにつれて転動体がレースウェイに押し込まれるため、ボールベアリングの点荷重で発生する表面の変形ははるかに少なくなります。
ボール ベアリングが高速アプリケーションに適しているもう 1 つの理由は、遠心力です。 遠心力は、中心の周りを移動する物体を外側に押す力として定義され、物体の慣性によって作成されます。 遠心力は、ベアリングのラジアルおよびアキシアル荷重に変換されるため、ベアリング速度の主な制限要因です。 ローラー ベアリングの質量はボール ベアリングの質量よりも大きいため、ローラー ベアリングは同じサイズのボール ベアリングよりも高い遠心力を生成します。
適用機器の速度がボールベアリングの定格速度よりも高い場合があります。
これが発生した場合、簡単で一般的な解決策は、ボール ベアリングの材質をスチールからセラミックに変更することです。 これにより、ベアリングのサイズは同じままですが、定格速度が約 25% 向上します。 セラミック材料はスチールよりも軽いため、セラミックボールは任意の速度で発生する遠心力が小さくなります。
アンギュラ玉軸受は高速用途に最適
アンギュラ コンタクト ベアリングは、高速アプリケーションに最適なベアリングです。 その理由の 1 つは、ボールが小さく、小さいボールほど重量が軽く、遠心力が少なくて済むからです。 アンギュラ コンタクト ベアリングには、ベアリングに予圧が組み込まれており、遠心力でベアリング内のボールを適切に転がします。
高速用途向けに設計している場合は、通常 ABEC 7 精度クラス内の高精度ベアリングが必要になります。
低精度のベアリングは、高精度のベアリングよりも大きな「ゆらぎの余地」を持って製造されています。 このため、軸受を高速で使用すると、ボールが軸受軌道面を急激に転がり、信頼性が低下し、軸受の故障につながります。 高精度のベアリングは、厳格な基準に従って製造され、仕様からの偏差を最小限に抑えて製造されています。 高精度のベアリングは、ボールとレースウェイの良好な相互作用を保証するため、高速で動作するアプリケーションに対して信頼性があります。
3. 軸受の振れと剛性の要因
ベアリングの振れとは、シャフトが回転するときにシャフトがその幾何学的中心から周回する量です。 工具スピンドルなどの一部のアプリケーションでは、回転コンポーネントのわずかな偏差しか許容されません。 このような用途向けに設計している場合は、高精度のベアリングを選択してください。これは、ベアリングが非常に厳しい公差で製造されており、システムの振れが少ないためです。
ベアリングの剛性は、シャフトが軸から外れる原因となる力に対する抵抗力であり、シャフトの振れを最小限に抑える上で重要な役割を果たします。 ベアリングの剛性は、転動体とレースウェイとの相互作用から生じます。 転動体を軌道面に押し込むほど弾性変形し、剛性が高くなります。
ベアリングの剛性は、一般的に次のように分類されます。
軸剛性
ラジアル剛性
ベアリングの剛性が高いほど、使用中にシャフトを動かすために必要な力が大きくなります。
精密アンギュラ玉軸受でどのように機能するか見てみましょう。 これらのベアリングは通常、内輪と外輪の間に製造オフセットがあります。 アンギュラ コンタクト ベアリングを取り付けると、オフセットがなくなり、外部から力を加えなくてもボールが軌道に押し込まれます。 これは予圧と呼ばれ、このプロセスにより、ベアリングに力が加わる前であってもベアリングの剛性が向上します。
4. アプリケーション機器のベアリングのニーズに合った適切な潤滑剤を見つける
ベアリングの潤滑ニーズを知ることは、適切なベアリングを選択するために重要であり、アプリケーション機器の設計の早い段階で考慮する必要があります。 不適切な潤滑は、ベアリングの故障の最も一般的な原因の 1 つです。
潤滑は、転動体とベアリング軌道面の間に油膜を作り、摩擦や過熱を防ぎます。
最も一般的なタイプの潤滑剤は、油と増ちょう剤からなるグリースです。 増ちょう剤はオイルを所定の位置に保持するため、ベアリングからオイルが離れることはありません。 ボール（ボールベアリング）やローラー（ローラーベアリング）がグリースの上を転がると増ちょう剤が分離し、転動体とベアリングの軌道面の間に油膜だけが残ります。 転動体通過後、油と増ちょう剤が再結合します。
高速アプリケーションでは、オイルと増粘剤が分離して再添加される速度を知ることが重要です。 これは、アプリケーションまたはベアリング n*dm 値と呼ばれます。 グリースを選択する前に、アプリケーションの n dm 値を見つける必要があります。 これを行うには、アプリケーションの RPM にベアリングのボールの中心の直径 (dm) を掛けます。 n dm 値をデータシートのグリースの最大速度値と比較します。
n*dm 値がデータシートのグリース最大速度値よりも高い場合、グリースは十分な潤滑を提供せず、早期故障が発生します。
高速用途向けのもう 1 つの潤滑オプションは、オイルと圧縮空気を混合し、一定間隔でベアリング レースに噴射するオイル ミスト システムです。 このオプションは、外部の混合および計量システムとろ過された圧縮空気が必要なため、グリース潤滑よりも高価です。 ただし、オイルミストシステムを使用すると、潤滑されたベアリングよりも発熱が少なく、ベアリングを高速で動作させることができます。
低速アプリケーションでは、オイルバスが一般的です。 オイルバスとは、ベアリングの一部がオイルに浸されている状態です。 過酷な環境で動作するベアリングの場合、石油ベースの潤滑剤の代わりに乾式潤滑剤を使用できますが、潤滑油膜の性質が時間の経過とともに崩壊するため、ベアリングの寿命が短くなることがよくあります。 用途に合わせて潤滑剤を選択する際には、考慮すべき要素が他にもいくつかあります。
