複列ボールベアリングは寿命が長いのでしょうか？

ボールの列を増やすと耐用年数が延びる理由

ベアリングの疲労寿命は主に、各転動体が荷重領域を通過するときに受ける応力サイクルの繰り返しによって決まります。単列ベアリングでは、全ラジアル荷重は、特定の瞬間に負荷ゾーンにあるボールによって支えられます。で 複列玉軸受 設計では、同じ荷重が 2 つの平行な列に分散され、単一のボールにかかるピーク応力が低下します。

ISO 281 規格に基づくベアリング寿命の計算では、次の負荷寿命指数が使用されるためです。 3 ボールベアリング用 、ボールあたりの負荷が減少すると、計算上の寿命が不釣り合いに大きく増加します。たとえば、転動体あたりの荷重を 20% 削減すると、標準公式に基づいて理論上の疲労寿命を約 95% 延ばすことができます。これが、荷重容量だけを目的とするのではなく、特に長時間使用の用途向けに 2 列構成が選択されることが多い理由です。

単列軸受ところ軸受との寿命比較

以下の表は、軸受工学の参考文献に記載されている一般的な疲労寿命の関係に基づいて、同様のラジアル荷重および速度条件下での一般的な相対寿命の期待値をまとめたものです。

線接触は点接触よりも応力を均一に分散するため、ローラーベアリングは、非常に高い荷重レベルで純粋なラジアル荷重がかかっても、複列ボールベアリングよりも優位に立つことができます。ただし、ころ軸受はアキシアル荷重をうまく処理できないため、混合荷重の用途では、ラジアル容量だけでなく複合荷重を考慮すると、複列玉軸受の方がより長い実用寿命を達成することがよくあります。

ライフアドバンテージが最も大きくなる条件

2 列設計の耐用年数が長くなるということは、すべてのシナリオで自動的に実現されるわけではありません。これは、特定の動作条件下で最も顕著になります。

ラジアル荷重とアキシアル荷重の合計

ホイールハブやポンプシャフトなどの用途では、ラジアル方向の力と軸方向の力の両方が同時にかかります。この複合荷重を受ける単列ベアリングは、ボールの軌道全体にわたって不均一な応力分布を経験し、局所的な疲労を加速させます。複列ベアリングは、この複合荷重をより均等に管理するため、寿命の延長が最も顕著になります。

衝撃および振動環境

農業機械や建設機械では、凹凸のある地形や衝撃による突然の負荷スパイクにより、短時間ではありますが深刻な過負荷が発生する可能性があります。この衝撃を 1 つの列ではなく 2 つの列に分散することで、ブリネリングと呼ばれる一般的な初期故障モードである軌道面の表面のへこみの可能性が減少します。

軸受の設計に関係なく寿命を縮める要因

より長い理論上の耐用年数は、ベアリングが適切に取り付けられ、メンテナンスされている場合にのみ維持されます。いくつかの要因により、2 列設計の寿命上の利点が相殺されたり、完全になくなったりする可能性があります。

• 潤滑が不十分または汚染されていると、荷重分布に関係なく摩擦が増加し、表面の摩耗が加速します。
• シャフトまたはハウジングの位置ずれ。荷重が設計どおりに分散されず、両方の列に不均一に集中します。
• 動作温度が定格範囲を超えると、潤滑剤の粘度が低下し、疲労が促進されます。
• 取り付け時の取り付けや予圧が不適切な場合、ベアリングが動作を開始する前に内部応力が発生する可能性があります。

ベアリングメーカーは一般に、不適切な潤滑と汚染が、あらゆる種類のベアリングにおいてベアリングの早期故障の大部分を占めていることを認識しています。つまり、複列ベアリングを選択しても、正しいメンテナンスの必要性がなくなるわけではありません。

実際の例: モーターシャフトの応用

冷却ファンの空気流によるわずかな軸方向の推力と中程度のラジアル荷重下で連続的に動作する中型の電気モーターを考えてみましょう。単列深溝ベアリングでは、標準疲労寿命計算式を使用したエンジニアリング推定では、通常、交換が必要になるまでの連続使用で数年の耐用年数が予測されます。同等のサイズに切り替える 同じ荷重条件下での複列ボールベアリング ISO 281 で定義されている標準的な負荷と寿命の関係に基づいて、予測耐用年数を大幅に延長することができ、多くの場合、ベアリングをサイクル途中で交換することなく、モーターの予想される完全な動作寿命に達することができます。

これが、モーターやポンプのメーカーが、ベアリング交換のための計画外のダウンタイムが発生してコストがかかる用途に複列ベアリングを指定する主な理由の 1 つです。これは、サービス間隔が延長されることで、機器の動作寿命全体にわたるメンテナンスの頻度と人件費の両方が削減されるためです。

実際に耐用年数を最大化する方法

複列ボールベアリングの選択は、その潜在的な寿命を最大限に達成するための第一歩にすぎません。以下の実践は、理論上の寿命の利点を現実のパフォーマンスに確実に反映するのに役立ちます。

1. 予想される動作温度範囲に対して、メーカーが推奨する潤滑間隔とグリースの種類に従ってください。
2. 取り付ける前に、シャフトとハウジングの公差がベアリングのはめあい仕様と一致していることを確認してください。
3. 適切な取り付け工具を使用して、ボールや軌道に直接取り付け力がかからないようにしてください。
4. 異常な騒音や振動を監視します。これは、致命的な故障が発生する前の初期段階の摩耗を示すことがよくあります。

私たちの 複列玉軸受 厳密な公差管理と適切なシーリング オプションを使用して製造されており、モーター、自動車、農業、産業用アプリケーション全体でこれらの長寿命の成果をサポートしており、サービス間隔の延長によりダウンタイムとメンテナンス コストが直接削減されます。