ベアリングのラジアル力とスラスト力

Jul 15, 2023

精度が必要な場合、エンジニアはベアリングに作用する力を考慮することが重要です。 通常、ベアリングは回転軸を中心としたシャフトの自由運動をサポートするため、通常、ラジアル荷重とスラスト荷重という 2 つの力がベアリングに作用します。 しかし、これらの力はどのような影響を与えるのでしょうか? こちらは、マネージングディレクターのクリス・ジョンソン氏です。SMBベアリングと説明します。

ラジアル荷重は回転軸に対して 90 度で垂直に作用しますが、スラスト荷重 (アキシアル荷重とも呼ばれる) は回転軸に対して平行に作用します。 シャフトにずれがあると、モーメント負荷や傾斜力が発生し、磨耗が増加する可能性があります。 ベアリングにスラスト荷重を加えると効果的です。 たとえば、ワッシャーやスプリングを使用して内輪または外輪に永久的なスラスト荷重 (予圧) を加えると、ベアリングの遊びがなくなり、より正確な回転が得られます。 逆に、過剰な負荷を加えると致命的な結果を招く可能性があります。 エンジニアがアプリケーションでベアリングをラジアル荷重およびスラスト荷重に適切に適合させることができない場合、ベアリングの寿命が大幅に短くなる可能性があります。 ベアリングの寿命を計算するときは、定格荷重を考慮することが重要です。定格荷重は、ベアリングの回転要素が疲労する速度と、ベアリングが故障するまでに耐えられる合計回転数の尺度です。 これらの定格は、静定格荷重と動定格荷重に分類できます。 一般的なラジアルボールベアリングは、主にラジアル荷重用に設計されており、最大の静的および動的な荷重容量を備えています。 静荷重容量は、荷重によってベアリング ボールまたは軌道がボールの直径の 10,000 分の 1 に相当する全体的な永久変形を引き起こす前に、ベアリングが耐えることができる最大ラジアル荷重です。 ベアリングは高い静荷重に耐えることができますが、精度と滑らかさが失われるため、電子機器製造や食品および飲料の製造に使用されるロボットなどの高精度環境での使用には実用的ではありません。 ステンレス鋼ベアリングの一般的な静定格荷重は、材料の硬度により、クロム鋼ベアリングの定格荷重の約 75 ～ 80% です。 一方、動定格荷重は、内輪のみが回転する同一のクロム鋼ベアリングのグループの 90% が、一定の大きさおよびサイズのラジアル荷重に 100 万回転にわたって耐える能力です。疲労の最初の兆候が現れます。 負荷が大きいほど、ボールと軌道が受ける応力レベルも高くなります。 これにより、摩耗が促進され、ベアリングの寿命が短くなります。 疲労破壊によりボール軌道が侵食され、スポーリングが発生します。軌道表面の亀裂により材料が除去され、最終的に破損につながります。 過剰な負荷は、過熱、潤滑剤の劣化、粒子状物質の破片による摩耗など、疲労の他の兆候を引き起こす可能性もあります。 適切なベアリングの選択

ベアリングの長寿命を確保するためにメーカーが講じることができるさまざまな対策があります。 最初のステップは、ラジアル荷重をベアリングの動定格荷重の 6 ～ 12% に制限することです。 ベアリングはより高い荷重に耐えることができますが、寿命は短くなります。 次のステップは、適切な材料を選択することです。 SMB Bearings は、薄肉、耐食性、ミニチュア ベアリングのスペシャリストとしての経験を活かし、適切なタイプのベアリングを選択することで大きな違いを生むことができます。 すべてのラジアル ボール ベアリングにはある程度のスラスト荷重容量がありますが、より大きなスラスト荷重が存在する場合は、静ラジアル定格の最大 50% のアキシアル荷重に耐えられるため、多くの場合、深い軌道を備えた高耐久ベアリングを使用する方が適しています。 軸受の内径と外径の差が小さい薄肉軸受は、コンパクトさと軽量化に優れていますが、軸受の静ラジアル定格荷重の 10 ～ 30% のアキシアル荷重しかサポートできません。浅い軌道。 ラジアル荷重またはモーメント荷重が追加されると、スラスト荷重容量はさらに低下します。 薄肉ベアリングに過剰なスラスト荷重がかかると、ボールが軌道の上部に危険なほど接近してしまう可能性があります。 適切なタイプのベアリングを選択し、ラジアル荷重とスラスト荷重を制御する上で重要な要素を考慮することで、エンジニアは最高レベルの精度、滑らかさ、ベアリング寿命を実現しながら革新を続けることができます。