適切なベアリングの選択

Oct 30, 2023

クリス・ジョンソンがフルセラミックベアリングとハイブリッドベアリングの違いを比較検討

プロサイクリストの中には、オールスチールベアリングを選択する人よりもレース当日で有利になるよう、転がり抵抗が低い高精度ハイブリッドセラミックベアリングを使用する人もいます。

プロサイクリストがフル セラミック ベアリング (セラミック リングとボール) ではなく、高精度ハイブリッド ベアリング (セラミック ボールを備えたスチール リング) を選択するのには十分な理由があります。

ハイブリッド ベアリングのスチール製の内輪と外輪は、非常に厳しい公差で機械加工できます。 これらを軽量の高級セラミック ボールと適切な低トルク潤滑剤と組み合わせると、非常に低い転がり抵抗が得られ、完璧に適合します。

セラミックベアリングリングは機械加工がより難しいため、スチールリングでは達成可能な真円度を実現することができず、より高いレベルの振動が発生します。

ただし、フルセラミックベアリングには、ハイブリッドベアリングに比べて独自の利点があります。 非常に幅広い温度に対応できる能力、非磁性の性質、優れた耐食性により、ハイブリッドには厳しすぎる世界中の多くの用途の最有力候補となっています。

アプリケーション

プロサイクリストがハイブリッド ベアリングを選択するのは、転がり抵抗が重要であり、高品質のハイブリッド ベアリングはホイールを回転させるのに必要な労力がわずかに少なくて済み、エネルギーを節約できるからです。

精密ハイブリッドベアリングは非常に高速にも対応できるため、工作機械の用途で頻繁に使用されます。

セラミック ボールはハイブリッド ベアリングを電気的に絶縁するため、多くの電気モーターや風力タービンで人気の選択肢となっています。

ハイブリッド ベアリングとは異なり、フル セラミック ベアリングの極端な温度特性により、極低温と炉の両方の用途に適しています。

さらに、海水や強力な化学薬品に対する耐性があるため、ベアリングが塩水や強酸や強アルカリに頻繁にさらされる可能性がある海洋、化学、製薬、食品産業に最適です。

さらに、非磁性であるため、磁気共鳴画像法 (MRI) スキャナーとして人気があります。

さらにユニークなのは、深海や宇宙でも信頼できる能力です。

海中ではベアリングの潤滑が腐食と同じくらい問題になる可能性があるため、無潤滑のフルセラミックベアリングは両方の条件を満たしています。

宇宙環境は真空であるため、ほとんどのグリースは許容できないレベルまで蒸発またはガスを放出するため、ベアリング潤滑剤を選択する際には細心の注意を払う必要があります。

ハイブリッドとは異なり、フルセラミックベアリングは潤滑剤なしで常に高速で動作できるため、真空中でも優れた性能を発揮します。

低温機能を追加すると、特に火星は 12°C もの低温にさらされる可能性があるため、衛星や火星探査車などの他のプロジェクトにとって理想的な候補となります。

意思決定

最も過酷な環境にも耐えられるフルセラミックベアリングが最適な場合、どのベアリング素材を選択すればよいでしょうか?

最も一般的な 2 つのタイプはジルコニア (ZrO2) と窒化ケイ素 (Si3N4) ですが、どちらにも独自の長所と短所があります。

セラミック材料はスチールよりも硬いですが、より脆いので、セラミックベアリングの方が耐荷重と速度定格が低くなります。

ジルコニアは小さな衝撃荷重に耐えられる高い破壊靱性を備えていますが、窒化ケイ素はより脆いため、衝撃荷重を受けないようにしてください。

窒化ケイ素はジルコニアよりもさらに耐食性があり、はるかに広い温度範囲を持ちますが、かなり高価です。

窒化ケイ素と同様に、ジルコニアは水やほとんどの化学薬品の影響を受けませんが、時間の経過とともに劣化する可能性があるため、定期的に蒸気にさらさないでください。

ハイブリッドベアリングとフルセラミックベアリングには異なる長所と短所があります。

ハイブリッドは極端な温度や腐食性の高い環境には対応できませんが、低トルクや高速の用途では良好に機能します。

フルセラミックベアリングは、自転車、高速工作機械、低騒音電気モーターには推奨されないかもしれませんが、幅広い困難な業界の問題を確実に解決します。

セラミック ベアリングはプロサイクリストだけでなく、海底から火星の表面に至る環境で動作するマシンにも真のメリットをもたらします。

Chris Johnson 氏はベアリング専門サプライヤーのマネージング ディレクターです。SMBベアリング。