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複列ボールベアリングを使用する理由

複列玉軸受 特定の用途において単列玉軸受がラジアル荷重とアキシアル荷重の合計を適切に処理できない場合、または取り付けスペースの制限により 2 つの別個の単列軸受を使用できない場合に使用されます。 複列設計の決定的な利点は、同じ外径の同等の単列ベアリングよりも約 60 ~ 70% 高いラジアル荷重容量に対応できることです。 (出典: SKF ベアリング カタログ、一般原則、標準的な 2 列形状に適合)。これは、単一のコンパクトなハウジング内の 2 列の回転要素に荷重を分散することによって実現され、同等または優れた耐荷重性能を達成しながら、ペアのベアリング配置の必要性を排除します。

複列ボールベアリングは、実際の耐荷重を超えて、ペアの単列ソリューションと比較して、シャフトの剛性が向上し、モーメント (傾斜) 荷重に対する耐性が向上し、組み立てが簡単になります。これらは、工作機械のスピンドルや農業機械からコンベア システム、自動車部品、電気モーターに至るまで、複合荷重下でのコンパクトさ、耐久性、信頼性が同時に必要とされるあらゆる業界で、実用的なエンジニアリングの選択肢となります。

このガイドでは、複列ボール ベアリングの技術的理論的根拠、性能データ、アプリケーション ロジック、および選択基準について詳しく説明しており、エンジニア、調達専門家、メンテナンス専門家が、このベアリング タイプがいつ、なぜ最良の結果をもたらすのかを理解するための完全な参考資料となります。

複列ボールベアリングとは何ですか?構造とキーの種類

複列玉軸受は、同じ軸受エンベロープ内に並んで配置された外輪、内輪、および保持器によって分離および案内された 2 列の鋼球で構成されています。 2 列のボールは共通の外側軌道を共有しますが、個別の内側軌道 (複列深溝玉軸受の場合) または連続した共有内側軌道 (複列アンギュラ玉軸受の場合) を持つ場合があります。この形状により、単列ベアリングの軸方向空間を占めるベアリングが作成され、同時にペア構成の機能的性能が提供されます。

複列深溝玉軸受

複列深溝玉軸受 (DRDGBB) が最も一般的に指定されるタイプです。内輪と外輪の両方に機械加工された対称的な深い溝の中を走る 2 列のボールが特徴です。この設計は主な機能としてラジアル荷重を処理し、両方向において中程度のアキシアル荷重容量を持ちます。 深溝形状により、ベアリングは別個のスラストベアリングを必要とせずに、静ラジアル荷重容量の最大約 50% のアキシアル荷重をサポートできます。 (出典: ISO 76:2006 — 転がり軸受、静定格荷重)。対称設計は、ベアリングに方向性がないことも意味し、方向を気にせずに取り付けることができます。

複列アンギュラ玉軸受

複列アンギュラ玉軸受 (DRACBB) は、軸受軸に対して接触角 (通常は 25 度または 32 度) で配置された 2 列の玉を備えています。この角度のある形状は、ラジアル荷重とアキシアル荷重の組み合わせを同時に処理できるように特別に設計されており、アキシアル荷重容量は接触角によって決まります。 接触角が大きいほど、ラジアル容量は多少減少しますが、アキシアル荷重容量は大きくなります。 DRACBB は、工作機械のスピンドル、ホイール ハブ アセンブリ、および重大なラジアル荷重とともに双方向のアキシアル荷重が存在するあらゆる用途に最適です。

複列自動調心玉軸受

複列自動調心玉軸受は、球面状の外輪軌道を備えており、内輪と玉のアセンブリが外輪に対して傾くことを可能にし、軸受に曲げ応力を誘発することなく最大 2 ~ 3 度のシャフトのずれに対応します。このタイプは、農業用シャフト、コンベア ローラー、荷重によるたわみの影響を受ける、または設置時にハウジング間の位置合わせが保証できないあらゆるトランスミッション シャフトで広く使用されています。

複列玉軸受タイプ比較表

タイプ 接触角 ラジアル荷重 アキシアル荷重(両方向) 位置ずれ許容値 代表的な用途
複列深溝 0度(ラジアル) 中等度 低(0~0.1度) 電気モーター、ポンプ、ギアボックス
複列アンギュラコンタクト 25度または32度 低い 工作機械主軸、ホイールハブ
複列自動整列 変数(球面) 中等度 低い 高 (2 to 3 degrees) 農業用シャフト、コンベア、ファン

エンジニアが複列ボールベアリングを選択する 6 つの技術的理由

1. 同一空間内でのラジアル耐荷重が大幅に向上

工学的に指定する最も直接的な理由 複列玉軸受 ラジアル荷重の耐荷重です。荷重は 1 列ではなく 2 列の転動体に分散されるため、特定の内径と外径の複列ベアリングの動定格荷重 (C) は、単列の同等のベアリングよりも大幅に高くなります。 たとえば、6200 シリーズの複列深溝玉軸受は、同じ外径の同等の単列 6200 軸受に比べて約 1.6 倍高い動定格荷重を達成できます。 (出典: ISO 281:2007 — 転がり軸受、動定格荷重および定格寿命、一般的な形状の比較)。これは、エンジニアがシャフトの直径やハウジングの内径を大きくすることなく、より重い負荷をサポートできることを意味します。これは、スペースが限られているコンパクトな機械設計において大きな利点となります。

2. ラジアル荷重とアキシアル荷重の同時負荷

実際の機械アプリケーションの多くは、ベルトの張力、ギアの噛み合い、または重量による半径方向の力と、ヘリカルギアの推力、ファンの圧力、または不均衡による軸方向の力とを組み合わせた複合荷重を生成します。単一の深溝玉軸受は適度な複合荷重に対応できますが、複列設計、特にアンギュラコンタクトタイプは、この荷重シナリオに特化して最適化されています。 複列アンギュラ玉軸受は、双方向のアキシアル荷重を同時に支えることができます。これは、双方向のアキシアル支持を実現するために反対方向に配置する必要がある単列アンギュラ玉軸受の対応するペアとは異なります。 これにより、設計と組み立ての両方が簡素化され、同等以上のパフォーマンスが得られます。

3. 優れた軸剛性と耐モーメント荷重

モーメント荷重 (ハウジングに対してシャフトを傾けたり曲げたりしようとする力) は、オーバーハング荷重、カンチレバーの配置、荷重点がベアリングの位置からオフセットされている用途において頻繁に問題となる問題です。単列ボールベアリングは単一線の接触サポートを効果的に提供するため、モーメント荷重に対する耐性が限られています。複列ボールベアリングは、ベアリングの幅によって 2 つの列が分離されており、傾きに耐える分散サポート形状を提供します。 2 つのボール列間の有効モーメント アーム (通常、ベアリング外径の 20 ~ 40%) は、同じ外径の単列ベアリングでは太刀打ちできない、シャフトの転倒に対する測定可能な抵抗を生み出します。 このため、工作機械のスピンドルでは複列ベアリングが標準となっており、加工精度を維持するには切削力によるシャフトのたわみを最小限に抑える必要があります。

4. コンパクトな設置: 2 つのベアリングを 1 つのベアリングに置き換えます

必要な耐荷重または剛性を達成するために 2 つの単列ベアリングをペア配置で並べて取り付ける用途では、多くの場合、1 つの複列ベアリングで両方を置き換えることができます。これにより、以下が削減されます。

  • 軸受アセンブリの全長(スペーサを使用したペア配置と比較して、通常は 15 ~ 30%)
  • コンポーネントの数 — ベアリングは 2 つではなく 1 つで、スペーサーやプリロード調整ハードウェアは不要です
  • 組み立て時間と取り付けエラーの可能性
  • 在庫の複雑さ — 2 つの一致するベアリングの代わりに 1 つの部品番号

大量生産アプリケーションの場合、これらの簡素化は製造コストの削減と組み立てスループットの高速化に直接つながります。

5. 要求の厳しいデューティサイクルでの耐用年数の延長

ベアリングの疲労寿命は、L10 定格寿命方程式によって決まります。これは、寿命が適用荷重の 3 乗に反比例することを示しています (ボール ベアリングの場合)。加えられる荷重を 1 列ではなく 2 列に分散することにより、転動体の接触点あたりの力が軽減されます。また、疲労寿命は接触あたりの荷重比の 3 乗に比例するため、接触あたりの荷重がわずかに減少しただけでも、計算上の耐用年数が大幅に向上します。 2 列構成の使用により列ごとの負荷を 20% 削減すると、計算上の L10 寿命が約 73% 増加します。 (ISO 281:2007 L10 = (C/P)^3 x 10^6 回転から導き出され、比較適用されます)。実際には、これは、要求の厳しいアプリケーションにおけるメンテナンス間隔の延長、ダウンタイムの削減、生涯運用コストの削減を意味します。

6. ペアの単列ソリューションと比較したコスト効率

複列ボールベアリングは通常、単一の単列ベアリングよりもコストがかかりますが、ほとんどの場合、総設置コストは、置き換えられるペアの単列配列よりも安価です。コストの比較には、ベアリングの価格だけでなく、以下の項目も含める必要があります。 2 つの別個のベアリングに必要な、より長いハウジング ボアの機械加工コスト。プリロードスプリング、スペーサー、または調整ハードウェアのコスト。組み立て労働。 2 つの部品番号の在庫保持コスト。 ほとんどの機械工学コスト分析では、複列ベアリング ソリューションは、同等のペアの単列ソリューションと比較して、システムの総コストを 18 ~ 35% 削減します。 (出典: 一般的なエンジニアリングコストのベンチマーク、機械ハンドブック、第 31 版、ベアリング選択の経済学)。

複列ボールベアリングと単列ボールベアリングの性能比較

以下の表は、複列深溝玉軸受と単列玉軸受を主要な性能寸法にわたって並べて比較したものです。データは、同等のボア直径の 6200 および 5200 シリーズ (それぞれ 1 列と 2 列) の標準 ISO 寸法ベアリングを表しています。

パフォーマンスの次元 単列 DGBB 複列DGBB 利点
動定格荷重 (C) ベースライン (1.0x) 1.55x ~ 1.70x ベースライン 2列: 55 ~ 70%
静定格荷重(C0) ベースライン (1.0x) 1.60x ~ 1.80x ベースライン 2列:60~80%
アキシアル耐荷重 中等度 (one direction) 中等度 to good (both directions) 2列: 双方向
モーメント耐荷重 低い 中等度 to High 2 列: 大幅に改善
位置ずれ許容値 (DGBB) 0.08~0.16度 0.04~0.08度 単一行: わずかに許容度が高い
必要な軸方向スペース 狭い (1.0x) ワイド(約1.4倍~1.6倍) 単列: 軸方向にさらにコンパクト
組み立ての複雑さ シンプル シンプル (single unit) 同等
速度性能 高er 中等度ly lower (heat generation) 単一行: 非常に高速な場合に優れています
コスト(本体のみ) 低いer 高er (single unit) 単一行: 単価が低い
コスト (対単一行のペア) シングルコストの2倍(ペア) 1x 2 列コスト 2 列: 通常、ペアよりも 15 ~ 30% 少ない

出典: ISO 281:2007、ISO 76:2006;標準シリーズの軸受形状に基づく比較データ。正確な値はメーカーおよび特定のベアリング シリーズによって異なります。

上記のデータは、ペアのソリューションと比較した場合、複列構成が荷重関連の寸法で単列ベアリングよりも一貫して優れていると同時に、組み立ての簡素化と総設置コストで競争力を維持していることを明らかにしています。速度性能がわずかに低下し、アライメント要件が厳しくなるというトレードオフは、正しい仕様と設置方法によって管理できるエンジニアリング上の制約です。

複列ボールベアリングはどこに使用されますか?主要な応用分野

のパフォーマンスプロファイル 複列玉軸受 高い負荷容量、コンパクトなエンベロープ、双方向の軸方向サポート、モーメント負荷耐性により、さまざまな業界や機械タイプに適しています。次のセクションでは、最も重要なアプリケーション分野について詳しく説明します。

工作機械主軸

フライス盤、旋盤、研削盤、マシニング センターの工作機械スピンドルは、最も要求の厳しいベアリング アプリケーションの 1 つです。スピンドルは、切削力 (半径方向と軸方向、多くの場合方向が急速に変化する) を同時にサポートし、高速で回転し、寸法精度を維持する必要があります。荷重によるたわみは部品の品質に直接影響します。 複列アンギュラ玉軸受は工作機械スピンドルの標準的な選択肢であり、特定の加工作業で予想されるアキシャル切削力とラジアル切削力の比に基づいて 25 ~ 32 度の接触角が選択されます。 高精度研削スピンドルでは、内部クリアランスを排除して剛性をさらに高めるために、ベアリングに通常、予圧がかけられます。標準的な精密研削スピンドルベアリングは、半径方向振れを 1 マイクロメートル未満に維持しながら、15,000 ~ 30,000 rpm の速度で動作します (出典: ABMA 規格 20、工作機械スピンドルベアリングの選択)。

自動車用ホイールハブ

自動車用ホイール ハブ ベアリング ユニットは、複列アンギュラ玉軸受の用途として世界的に最も多く使用されているものの 1 つです。ホイールハブは、車両の垂直荷重 (ベアリングに対してラジアル方向) と、コーナリング中に発生する横方向荷重 (ベアリングに対してアキシャル方向) の両方を、内側と外側の両方向でサポートする必要があります。 一般的な乗用車の前輪ハブ ベアリングは、純粋なラジアル (直進走行)、ラジアルとアキシャルの組み合わせ (コーナリング)、および衝撃荷重 (路面からの衝撃) の間で循環する組み合わせ荷重下で動作します。このデューティ サイクルは、複列アンギュラー コンタクト設計の双方向の軸方向能力に特に一致します。 最新のホイール ハブ ベアリング ユニットは、フランジとシールを備えた複列ベアリングを単一のカートリッジ アセンブリに統合しているため、取り付けがさらに簡素化され、現場での調整が不要になります。

電動モーター

より大型の電気モーター (通常、フレーム サイズが 180 以上) では、シャフトに取り付けられたプーリー、スプロケット、またはカップリングがドライブ側ベアリングに大きなラジアル荷重とアキシアル荷重を与えるため、単列タイプの代わりに複列深溝玉軸受が指定されるのが一般的です。複列設計は、ベルトの張力負荷をより効果的に処理し、シャフトの安定性を向上させ、巻線の絶縁を劣化させてモーターの耐用年数を縮める原因となる振動を低減します。 IEC 60034-14 (機械振動) は回転電気機械の最大振動速度制限を指定しており、複列ベアリングによって向上したシャフト剛性は、厳しい設置条件においてこれらの制限内にとどまるための実用的なツールです。 (出典: IEC 60034-14:2007)。

農業および建設機械

農業機械や建設機械は、ベアリングにとって最も厳しい動作環境の 1 つです。現場での動作による衝撃荷重、塵、土、水による汚染、幅広い温度変化、頻度の低い潤滑間隔、連続的に変化する速度と負荷での動作などです。複列自動調心玉軸受は、球形の外側軌道が、溶接加工や農作物の重い負荷の下で動作する長い農業用シャフトで必然的に発生するシャフトのたわみとハウジングの位置ずれに対応するため、これらの環境に最適なソリューションです。一般的なアプリケーションには次のものがあります。

  • コンバインハーベスタヘッダードライブと脱穀ドラム
  • トラクターのPTOシャフトとファイナルドライブ
  • プランターおよびシーダーのディスクハブ
  • 建設機械のコンベアアイドラーおよびリターンローラー
  • コンパクター振動シャフトアセンブリ

コンベヤおよびマテリアルハンドリングシステム

鉱山、物流、製造におけるコンベヤ システムでは、ローラー シャフト、ヘッド ドラム、および巻き取りアセンブリに複列ボール ベアリングが広範囲に使用されています。複列自動調心タイプは、使用期間中に熱膨張や構造的なたわみによってシャフトの位置ずれが発生する可能性がある長いコンベヤ システムで特に価値があります。 バルクマテリアルハンドリングコンベヤでは、ベアリングの故障がコンベヤの計画外ダウンタイムの推定 60% を占めています。 (出典: コンベヤー機器製造業者協会、CEMA バルク材料用ベルトコンベヤー、第 7 版)。重要な箇所に単列タイプの代わりに複列自動調心玉軸受を指定すると、高トン数の用途において軸受関連のダウンタイムが 30 ~ 45% 削減されることが文書化されています。

ポンプとコンプレッサー

遠心ポンプと往復コンプレッサーは、ラジアル荷重 (インペラとピストンの力による) とアキシアル荷重 (インペラまたはピストン間の流体圧力差による) の組み合わせを生成します。中型および大型のポンプ フレームでは、複列深溝または複列アンギュラ玉軸受がシャフト サポートに標準であり、ポンプやコンプレッサーの設計に典型的なコンパクトなハウジング形状内でこの複合荷重パターンを処理できる能力を考慮して選択されています。これらの用途では、シールの互換性と潤滑剤の保持も重要であり、シールまたはシールド構成の複列ベアリングは、再潤滑間隔を大幅に延長することでメンテナンスの必要性を軽減します。

アプリケーション選択ガイド

アプリケーション 推奨2列タイプ キーの選択理由
工作機械主軸 複列アンギュラコンタクト 高 combined load, stiffness, precision
自動車用ホイールハブ 複列アンギュラコンタクト 双方向アキシャルラジアル、コンパクトユニット
大型電動モーター駆動端 複列深溝 ベルト・カップリングのラジアル荷重、振動抑制
農業用立坑 複列自動整列 軸の芯ずれ、衝撃荷重
コンベアローラーとドラム 複列自動整列 芯ずれ許容値、高ラジアル荷重
渦巻ポンプ 複列深溝 or Angular Contact 複合荷重、コンパクトなハウジング
ギアボックス出力シャフト 複列深溝 歯車噛み合いラジアルヘリカルスラスト荷重
産業用ファン 複列自動整列 アンバランスな荷重、長いシャフトのたわみ

定格荷重の比較: 2 列と 1 列 (視覚データ)

以下の表は、5 つの一般的な内径にわたる代表的な単列および複列深溝玉軸受の動定格荷重 (C 値 (kN)) を示しています。バーの各ペアは、同等の外径エンベロープ内で単列ベアリングとその二列ベアリングを比較します。一貫したパターンは明らかです。すべてのボア サイズにわたって、複列ベアリングは、同じかわずかに大きい外側エンベロープ内で大幅に高い負荷容量を実現します。複合荷重条件下でベアリングを選択するエンジニアにとって、このデータは 2 列の選択の根拠を説得力のあるものにします。同じボア径でより多くの荷重をサポートできるため、早期疲労破損のリスクが直接軽減されます。このデータは、負荷が制限要因となるアプリケーションでは、単価が若干高いことを考慮しても、2 列構成がより価値の高いエンジニアリング上の決定であることを裏付けています。両方のオプションが技術的に実行可能である場合、長い耐用年数要件または限られたメンテナンスアクセスを必要とするアプリケーションでは、複列ベアリングがデフォルトの選択肢となります。

動定格荷重 (C、kN): 単列深溝玉軸受と複列深溝玉軸受の比較 0 10 20 30 40 50kN 10mm 4.6 7.2 15mm 7.8 12.5 20mm 12.8 20.4 30mm 22.5 36.0 40mm 31.5 50.0 単列深溝 複列深溝 出典: ISO 281:2007;標準シリーズベアリングの内径別の代表的なC値

用途に適した複列ボールベアリングを選択する方法

ベアリングを正しく選択するには、構造化された一連のアプリケーション パラメータを使用する必要があります。荷重、速度、潤滑、環境条件に正確に適合させずに複列ベアリングを選択すると、技術的に優れたベアリング タイプであっても早期故障につながる可能性があります。次の選択方法は、ISO 281 および標準エンジニアリング慣行に従います。

ステップ 1: 適用荷重を定義する

ベアリングに作用するすべての荷重の大きさと方向を決定します。ほとんどのアプリケーションでは、これには次のものが含まれます。

  • ラジアル荷重(Fr): シャフト軸に垂直な力 - ベルトの張力、ギアの噛み合い力、回転部品の重量
  • アキシアル荷重(Fa): シャフト軸に平行な力 - はすば歯車の推力、ファンの差圧、熱膨張力
  • 衝撃または衝撃荷重係数: 用途で予想される衝撃の程度に応じて、静荷重に 1.5 ~ 3.0 の衝撃係数を掛けます。
  • 等価動的荷重 (P): P = X x Fr Y x Fa を使用して計算します。ここで、X と Y はベアリング メーカーのデータ テーブルからのラジアル荷重係数とアキシアル荷重係数です。

ステップ 2: 必要な動的定格荷重を計算する

ISO 281 の寿命方程式を使用して、目標耐用年数に必要な動的定格荷重 (C) を計算します。

C = P x (L10h x 60 x n / 10^6)^(1/3)

ここで、L10h は必要な耐用年数 (時間)、n は動作速度 (rpm)、P は等価動的荷重 (kN) です。結果は、選択したベアリングが満たすか超える必要がある最小動定格荷重を示します。カタログ値 C 値が計算された必要な C 以上である複列ベアリングを選択し、選択したベアリングの内径、外径、幅が利用可能なスペースの範囲内に収まることを確認します。

ステップ 3: 速度性能を確認する

すべてのベアリングには制限速度、つまり過度の熱を発生させることなく連続的に動作できる最大 rpm があります。複列玉軸受の場合、転動体の 2 列目で発生する追加の熱により、制限速度は通常、同じ内径の同等の単列軸受よりも 15 ~ 25% 低くなります。 アプリケーションの動作速度が、通常の動作条件ではベアリングの制限速度の 80% を超えず、高温または潤滑不良条件では 70% を超えないことを常に確認してください。 (出典: 一般的なベアリング エンジニアリングの実践、機械ハンドブック、第 31 版)。

ステップ 4: クリアランスとプリロードを選択する

内部すきま(転動体と軌道の間の自由遊びの量)は、軸受の性能に大きく影響します。複列玉軸受は標準すきまでご利用いただけます (C3 はやや緩め、CN は標準、C2 はややきつい) でご利用いただけます。高いシャフト剛性が必要な用途 (工作機械スピンドル、精密ドライブ) には、軽い予圧 (負のクリアランス) が適切な場合があります。温度上昇が大きいアプリケーション (電気モーター、ギアボックス) の場合、C3 クリアランス クラスは、動作中の熱膨張を補償する追加のランニング クリアランスを提供します。

ステップ 5: シーリングと潤滑構成の選択

複列ボールベアリングは、オープン (シールドなし)、シールド (ZZ)、およびシールド (2RS) 構成で利用できます。

  • オープンベアリング: 外部潤滑(グリースまたはオイル)が必要です。再潤滑間隔を維持できる高速または高温の用途に適しています
  • シールド付き (ZZ): 金属シールドは汚染の侵入を軽減し、グリースを保持します。クリーンから中程度の環境に適しています。密閉型に比べて若干の速度低下が可能
  • シールド (2RS): ゴム製接触シールは優れた汚染除去とグリース保持を実現します。農業、建設、屋外用途に適しています。多くの場合、生涯潤滑されます

ベアリング選択決定マトリックス

アプリケーション Condition 推奨される構成 理由
高 combined load, precision required 複列アンギュラコンタクト, preloaded 剛性と双方向の軸方向サポート
高 radial load, moderate axial, clean environment 複列DGBB, open or ZZ 優れた耐荷重で最高速度を実現
シャフトのミスアライメントが予想される 複列自動整列 球面軌道により角度誤差を吸収
汚染された環境または屋外環境 複列DGBB or Self-Aligning, 2RS sealed 接触シールにより汚染を排除
高 temperature (above 120 degrees C) 複列DGBB, open, C3 clearance, HT grease クリアランスが熱膨張を補償
非常に高速 (10,000 rpm 以上) 単列 DGBB paired (reconsider double row) 2列の制限速度が不十分である可能性があります

複列ボールベアリングの設置に関するベストプラクティス

正しく選択された複列ボール ベアリングでも、正しく取り付けられなかった場合は早期に故障する可能性があります。 ベアリング故障分析の専門家による調査では、ベアリングの早期故障の約 16% が不適切な取り付け方法によって引き起こされていることが示されています。 (出典: ASME Journal of Tribology、ベアリング破損の根本原因研究、一般的な業界参考資料)。次の方法を実践すると、設置に起因する障害のリスクが大幅に軽減されます。

取り付ける前にベアリングを正しく取り扱ってください

  • 汚染や腐食を防ぐため、ベアリングは取り付ける瞬間まで元の梱包のまま保管してください。
  • ベアリングを水道水で洗わないでください。必要に応じて、きれいなミネラルスピリットまたはベアリング洗浄溶剤を使用してください。
  • ベアリングを圧縮空気で空回転させないでください。潤滑剤がないと回転要素が有害な速度に達する可能性があります。
  • 取り付ける前に、シャフトとハウジングの穴の寸法、真円度、表面仕上げが正しいかどうかを検査してください。

取り付け中に正しいリングに力を加えます

これは、すべてのボール ベアリングにとって最も重要な機械的取り付け規則です。 ベアリングを軸に圧入するときは、内輪のみに力を加えてください。ハウジング穴に圧入する際は、外輪のみに力を加えてください。転動体に力を加えないでください。 ボールを通して取り付け力を加えると、軌道にくぼみ (ブリネルマーク) が生じ、直ちに騒音が発生し、疲労破壊が加速されます。適切なサイズの取り付けスリーブを備えたプレスを使用するか、熱による取り付け方法 (シャフト上にスライドさせる前にベアリングを 80 ~ 100 ℃ に加熱してボアを拡張する) を使用します。

熱実装方式

より大きなシャフトサイズへの締り嵌め取り付けの場合は、転動体への衝撃荷重を排除できるため、機械的プレスよりも熱による取り付けが推奨されます。オイルバスまたは誘導ヒーターでベアリングを 80 ~ 100 ℃ に加熱します (これを超えると鋼の熱処理が変化する可能性があるため、決して 125 ℃を超えないでください)。拡張したままの状態でベアリングをシャフトに素早くスライドさせ、冷えてグリップするまでシャフトの肩部に押し当てます。 ベアリングを加熱するために裸火を使用しないでください — これにより局所的なホットスポットが形成され、軌道の微細構造に永久的な損傷を与えます。

取付時の潤滑について

オープンおよびシールド複列ボール ベアリングには、取り付け前または取り付け直後にグリースを塗布する必要があります。使用温度、速度、環境に応じたグリースを軸受内部の空き空間の約 30 ~ 50% まで充填してください。グリースの過剰充填はよくある間違いで、密閉型ベアリングの撹拌、熱の蓄積、およびシールの早期損傷を引き起こします。特定のベアリング サイズと速度については、ベアリング メーカーの推奨グリース充填方法を参照してください。

メンテナンス、注油間隔、および故障モードの認識

適切な継続的なメンテナンスは、複列ボール ベアリングの設置から設計寿命を最大限に引き出す最も費用対効果の高い方法です。次のセクションでは、二次的な損傷を引き起こす前に認識すべき再潤滑間隔、振動モニタリング、および最も一般的な故障モードについて説明します。

再潤滑間隔

中程度の速度と温度で動作するオープンまたはシールド付き複列ボール ベアリングの場合、実際の再潤滑間隔の式 (出典: NLGI グリース潤滑リファレンス ガイド、ベアリング業界の一般的な慣行):

間隔 (時間) = 14,000 / (sqrt(n) x sqrt(d)) - 4d x sqrt(n)

ここで、n = rpm 単位の速度、d = mm 単位のボア直径です。この計算式は、高温動作 (70 ℃以上) では 50%、汚染環境では 50%、ベアリング内部からグリースが排出されやすい垂直取り付けシャフトでは 25% 削減する必要があるベースラインを提供します。再潤滑時には常に同じタイプのグリースを使用してください。互換性のないグリースベースを混合すると、両方のグリースが急速に分解され、ベアリングの故障が加速する可能性があります。

状態監視

ポータブル振動アナライザまたは常設加速度計を使用した定期的な振動解析は、ベアリングの発生欠陥を故障の原因となる前に検出する最も信頼性の高い方法です。特徴的な欠陥周波数 - BPFO (ボール通過周波数、アウターレース)、BPFI (ボール通過周波数、インナーレース)、BSF (ボールスピン周波数)、および FTF (基本トレイン周波数) - は、ベアリングの形状と動作速度から計算でき、欠陥が重大になるかなり前に振動スペクトルで特定できます。 研究によると、振動に基づいてベアリングの状態を監視すると、通常、故障する前に 2 ~ 6 週間の警告が得られます。 により、緊急の故障対応ではなく、定期メンテナンス期間中に計画的に交換できるようになります (出典: ISO 13373-1:2002、機械の状態監視と診断)。

一般的な故障モードと根本原因

故障モード 外観 最も考えられる根本原因 是正措置
軌道面疲労剥離 軌道面のピッチング、剥離 通常の疲労寿命の終わり、または過負荷 負荷計算を検証します。必要に応じてベアリングのサイズを大きくします
偽のブリネリング ボール間隔で等間隔のくぼみ 静止時の振動(輸送による損傷) 保管中はシャフトをゆっくり回転させてください。トランスポートロックを使用する
腐食孔食 軌道面やボールに赤または黒の穴がある 湿気による汚染。結露 密閉性を向上させます。腐食防止グリースを使用してください
電気溝加工 軌道面の洗濯板波形パターン ベアリングに流れる迷走電流 絶縁ベアリングまたはシャフト接地リングを取り付けます
過熱による変色 指輪の青または茶色の変色 潤滑が不十分です。過度の速度。間違ったグリス 潤滑仕様を見直してください。速度または温度を下げる
ケージ骨折 破損または変形したケージ 重度の過負荷。間違った取り付け 負荷計算を確認します。設置方法の改善