ベアリングのカタログを比較すると、C と C0 という 2 つの定格荷重が表示されることがよくあります。多くの購入者は本能的に高い数字を選択しますが、それが常に正しい選択であるとは限りません。回転シャフトの場合、基本動定格荷重 C は、ベアリングがどれくらいの期間耐久できるかを決定する値です。これは、ベアリングが破損する前にどれだけの荷重に耐えられるかを示すものではありません。むしろ、それは疲労寿命パラメータです。 C、C0、L10 の式が実際に何を意味するのかを理解すると、早期の障害や不必要なコストを回避するのに役立ちます。
基本動定格荷重とは何ですか?
ISO 281 によると、基本動定格荷重 C は、一見同一のベアリングのグループが 100 万回転に耐え、通常の動作条件下で少なくとも 90% が耐えられる一定の荷重です。ラジアルベアリングの場合、その荷重は純粋にラジアルです。スラストベアリングの場合は、純粋に軸方向です。実際には、これは、C = 12 kN のベアリングが 12 kN に無期限に耐えられる定格ではないことを意味します。これは、その負荷での予想定格寿命が 100 万回転であることを意味しますが、これはほとんどの産業用機器では非常に短い時間です。
静定格荷重C0が異なります。転動体や軌道に永久塑性変形を起こさずに静止軸受に加えることができる最大荷重を指します。静的負荷は、遅い振動、停止時の大きな振動、または起動時の衝撃に対して重要です。ただし、シャフトが実際に回転する場合は、動定格荷重 C の方がより適切な数値となります。
C による実際のベアリング寿命の決定方法
C を使用する最も一般的な方法は、L10 の基本定格寿命式を使用することです。
- ボールベアリングの場合：L10 = (C/P)^3 × 10^6 回転
- ころ軸受の場合: L10 = (C/P)^(10/3) × 10^6 回転
ここで、P は動的等価荷重です。この指数は、負荷のわずかな変化が寿命に劇的な影響を与える可能性があることを示しています。負荷が 2 倍になると、ボールベアリングの寿命は 8 分の 1 に低下し、ローラーベアリングの寿命は約 10.3 分の 1 に低下します。これが、C がわずかに高いだけのベアリングを選択すると、大きな利益が得られる理由です。
たとえば、P = 7.5 kN で動作する C = 15 kN の深溝玉軸受の定格寿命は、(15/7.5)^3 × 10^6 = 8 × 10^6 回転になります。回転数が 3000 r/min の場合、約 44 時間に相当します。これは驚くほど短く、C だけを見てベアリングのサイズを単純に決定できない理由を示しています。
6000 シリーズ 2 接触シール深溝玉軸受 1. 優れたシール性能：汚染を完全に防止 製品を見る→ 汎用ベアリングの例
シンプルで静か、比較的安価な深溝玉軸受は多くの産業機械に使用されています。このようなベアリングでは、宣伝されている C 値は通常、高品質の材料とクリーンな潤滑に基づいています。負荷が中程度で速度が安定しているアプリケーションには、多くの場合、このタイプが適切です。ただし、動作速度で計算された L10 寿命が希望のメンテナンス間隔を超えていることを確認する必要があります。
動的等価荷重 P の計算
実際の動作では、荷重が純粋に半径方向にかかることはほとんどありません。動等価荷重 P は、純粋なラジアル荷重と同じ寿命を生み出す合成荷重です。ラジアルベアリングの場合、式は P = XFr YFa です。ここで、Fr はラジアル荷重、Fa はアキシアル荷重、X と Y はベアリングメーカーの表からの係数です。 X と Y の値は、Fa/Fr 比と特定のベアリングのタイプによって異なります。
たとえば、単列深溝玉軸受は、Fa/Fr 比が小さい場合にのみ、一定のアキシアル荷重を受け入れます。アキシアル部分が大きくなると等価荷重が増加し、軸受の耐用年数が短くなります。これはよくある間違いです。購入者は P を計算せずに C 値だけを比較し、なぜ C が高いベアリングが早期に故障するのか疑問に思うことがよくあります。
| 軸受グループ | 指数係数 | アプリケーションノート |
|---|---|---|
| ボールベアリング | 3 | 一般的な機器、多くの場合静か |
| ころ軸受 | 10/3 | 産業機械の耐荷重向上 |
動作サイクル中に負荷が変化する場合、L10 式で最大負荷値を単純に取得することはできません。代わりに、荷重ステップの加重平均を使用して平均動的等価荷重を計算する必要があります。標準方法は ISO 281 に記載されており、プレスやクレーンなど断続的な加工サイクルを行う機械にとって特に重要です。
有効耐荷重を低下させる要因
カタログ上の C 値は、清浄な潤滑、適切なアライメント、常温という理想的な条件を想定しています。実際には、いくつかの要因により実効動的容量が減少します。
- 潤滑: グリースが不十分または汚染されていると、能力が低下します。
- 温度: 100℃を超えると、材料の特性が弱まります。
- ミスアライメント: 単列ボールベアリングの場合、小さな角度誤差により寿命が大幅に短くなる可能性があります。
- 振動と衝撃: 衝撃の大きい荷重は、平均荷重をはるかに超える局所的な応力を引き起こします。
たとえば、120°C で動作するベアリングは、カタログ値の C 値の約 70% しか保持しない可能性があります。プロセスでベアリング ハウジングが 100°C を超えて加熱される場合は、より高い C を選択するか、特殊な熱安定鋼を使用する必要があります。
ISO 281 には、清浄度と潤滑を考慮した aISO などの寿命調整係数が規定されています。アプリケーションが汚れていたり、高速で動作する場合は、より高い C のベアリングを選択するか、シールとより優れた潤滑を追加する必要があります。これらの要因を無視すると、予期しないダウンタイムが発生する一般的な原因になります。
実際のアプリケーションでの動定格荷重の適用
実際の例を見てみましょう。農業機械では、ベアリングはほこり、湿気、断続的な大きな負荷にさらされることがよくあります。動的等価荷重は、平均ではなく、予想される最大の影響を使用して計算する必要があります。インサートベアリングは、シャフトの位置ずれに対応し、設置コストを削減できるため、このために設計されています。インサート ベアリングの C 値は通常、同じサイズの標準ボール ベアリングよりも低くなりますが、ハウジングとシール パッケージにより汚れた環境での耐用年数が延びることがよくあります。
UCセットスクリューロックインサートベアリングシリーズ UC セット スクリュー ロッキング インサート ベアリングは、さまざまな産業用途で信頼性の高いシャフトの位置決めと安定した動作のために設計された、広く使用されている取り付けベアリング ユニットです。 製品を見る→ コンベアラインでは、シャフトがハウジングと完全に位置合わせされていない可能性があり、メンテナンスのダウンタイムによりコストが高くなります。セットスクリューロックカラーを備えたインサートベアリングは実用的なソリューションであり、迅速な取り付けと適度な位置合わせ公差が可能になります。動定格荷重は実際のラジアル荷重と比較して確認する必要があり、等価荷重の計算にはベルトの張力による軸方向の力を含める必要があります。
電気モーターでは状況が異なります。負荷は安定しており、速度は速く、騒音は気になります。通常、高い C 値と低摩擦シールを備えた精密深溝玉軸受が第一選択となります。特定のベアリング要件の詳細については、当社の Web サイトを参照してください。 電動モーターベアリングガイド .
コンプレッサーのベアリングは高い回転速度にさらされ、多くの場合ローターの推力による一定の軸方向荷重を受けます。このような場合、動等価荷重の計算にはスラスト荷重を正確に含める必要があり、軸受の内部すきまは動作速度に合わせて選択する必要があります。
ピローブロックユニットの場合、動定格荷重はハウジングの強度と組み合わされます。たとえば、巻取りユニットでは、シャフトが移動する可能性があり、負荷が変化する可能性があります。 L10 の計算も同様ですが、ハウジング自体が荷重を伝達するのに十分な剛性が必要です。この場合、実際には完全なユニットが意味をなすことがよくあります。
選択の落とし穴とベスト プラクティス
よくある間違いを避けるために、次のチェックリストに取り組んでください。
- 静的重量だけでなく、実際の等価動的荷重 P を決定します。
- 正しい寿命指数を使用してください (ボール ベアリングの場合は 3、ローラー ベアリングの場合は 10/3)。
- 実際の速度での動作時間における L10 の寿命を確認してください。
- 潤滑、温度、汚れに対して現実的な調整係数を適用します。
- 求められた必要Cとカタログ値を比較し、安全率を加算してください。
現実世界の落とし穴の 1 つは、回転アプリケーションの基礎として静定格荷重 C0 を使用することです。購入者は、C0 が高いベアリングを見て、それがより強力であると考えるかもしれませんが、C 値が低く、加えられる荷重が中程度である場合、L10 の寿命は依然として許容できないほど短い可能性があります。
ピロー ブロック ユニットまたは取り付けられたベアリング システムを使用する場合にも、同じ原則が適用されます。完全なピローブロックユニットは取り付けを簡素化しますが、それでもベアリングの動定格荷重に依存します。そのため、コミットする前に、ユニットの L10 寿命と必要な時間とを比較することが有益です。
ピローブロックユニット：UCPシリーズ HT200またはQT450-10、QT450-10はPFTD2シリーズ、FCT2シリーズ専用です。 製品を見る→ 段階的なアプローチについては、負荷の計算とピロー ブロック ユニットの選択に関するガイドを参照してください。
動定格荷重は、額面通りに受け取られる仕様ではありません。疲労寿命を予測するツールです。 C と現実的な等価荷重および正しい寿命調整係数を組み合わせると、確実な購入決定を下すことができます。疑問がある場合は、ベアリングのサプライヤーに相談してください。有能なメーカーが、定格荷重データ、計算方法、およびそれをサポートするアプリケーションの経験を共有します。
