機械装置で 52/53 シリーズ ベアリングを使用する場合、適切な予圧を選択するにはどうすればよいですか?

52/53シリーズ複列アンギュラ玉軸受 ラジアル荷重とアキシアル荷重を同時に負荷でき、剛性が高く、占有スペースが小さいため、機械装置に広く使用されています。ただし、パフォーマンスを最大限に発揮するには、プリロードの正しい選択と適用が重要です。予圧はベアリングの回転精度に影響を与えるだけでなく、ベアリングの耐用年数や装置の安定性も決定します。以下では、プリロードの役割、影響要因、および選択方法について説明します。

1. プリロードの役割
予圧とは、一定のアキシアル荷重を加えることによって、軸受内の転動体を軌道に適切に接触させ続ける力です。適切な予圧は、52/53 シリーズ ベアリングの性能にとって非常に重要です。

回転精度の向上：予圧により軸受の内部すきまがなくなり、剛性が高まるため、特に高精度の位置決めが必要な機械装置の回転精度が向上します。

耐荷重能力の向上: プリロード調整により、ベアリングは荷重をより均等に分散し、過度の局所荷重による初期故障を回避できます。
振動・騒音の抑制：適切な予圧により、転動体と軌道面との相対移動を低減し、装置運転時の振動・騒音を低減します。
回転スリップの防止: 高速機器の場合、適切な予圧によって転動体のスリップを回避し、ベアリングの正常な動作を確保できます。
2. 予圧の選択に影響を与える主な要因
適切な予圧を選択するには、装置の使用条件、軸受構造、使用環境を総合的に考慮する必要があります。以下にいくつかの重要な要素を示します。

負荷条件:

軽負荷条件: 摩擦と熱を軽減するために予圧を低くするのに適しています。

重荷重条件: 剛性を向上させ、ベアリングの変形を防ぐために、より高い予圧が必要です。

速度要件:
高速回転機器では、摩擦と熱を軽減するために予荷重を適度に減らす必要があります。低速または断続的な機器では、予圧を適切に増加させて位置決めを強化できます。

ベアリングのペアリング方法:

対面設置（DBタイプ）：大きなラジアル荷重や傾斜モーメントに耐えるのに適していますが、摩擦の増大を避けるため予圧を大きくしすぎることはできません。

背面取付（DFタイプ）：剛性が高く、軸方向の位置決め精度が要求される用途に適しています。

タンデム取り付け（DTタイプ）：システム全体の負荷のバランスをとるために、予圧を他のベアリングと一致させる必要があります。

温度の影響:
温度上昇によりベアリングが膨張し、予圧サイズが変化します。プリロードの安定性を確保するには、温度補償対策を考慮する必要があります。

材質と潤滑条件：
軸受の材質が異なると予圧に対する許容差が異なり、また潤滑状態（グリース潤滑かオイル潤滑など）も摩擦や発熱に影響し、予圧の範囲が決まります。

3. 予圧の選択と適用
予圧を合理的に選択して適用する方法には、主に次のようなものがあります。

予圧を選択するための計算方法:
機器の負荷、速度、耐用年数の要件に応じて、軸受の設計公式を通じて推奨予圧値が計算されます。式では、転動体の数、接触角、荷重分布などのパラメータを考慮する必要があります。

調整方法：

機械的調整: ナット、ワッシャー、またはスプリング構造を通じて軸方向の力が加えられ、予圧が得られます。この方法は、複数の調整と十分な設置スペースに適しています。
温度差調整：取付時の軸受の熱膨張・冷収縮特性を利用して組立温度差を制御し、予圧の設定を実現します。
予圧の測定と検証:
予圧を加えた後は、測定ツールを使用して確認する必要があります。一般的な方法には次のようなものがあります。

すきま測定方法：隙間ゲージまたはレーザー距離計を使用して、軸受すきまが設計要件を満たしているかどうかを測定します。
トルク測定方法：軸受が回転するのに必要な起動トルクまたは運転トルクを測定することで、間接的に予圧の大きさを確認します。
アキシャル変位法：予圧後のアキシャル変位が設計基準を満たしているかどうかを観察します。
4. 予防策と最適化の提案
52/53シリーズ軸受の予圧調整を行う際には、以下の点にも注意してください。

過剰な予圧を避ける: 過剰な予圧は、転動体と軌道の間に過剰な接触圧力を引き起こし、摩擦と熱を増加させ、ベアリングの摩耗を促進する可能性があります。
動的調整機能: 負荷や温度変化が大きい機器の場合は、動的調整を実現するために弾性要素 (皿バネなど) の導入を検討してください。
潤滑の最適化: 良好な潤滑条件を確保して、予圧によって生じる追加の摩擦熱を低減します。
定期検査: 運転中、ベアリングの振動、騒音、温度上昇を定期的に監視し、ベアリングの寿命を延ばすために適時に予圧を調整する必要があります。