複合荷重用途で深溝玉軸受とアンギュラ玉軸受のどちらを選択するのですか?

ラジアル荷重とアキシアル荷重の合成荷重については、 を選択してください 深溝玉軸受 アキシアル荷重がラジアル荷重の 30 ～ 40% 未満にとどまる場合 速度は中程度から高速です。 アキシアル荷重が大きい、持続する、または方向が規定されている場合は、アンギュラ玉軸受に切り替えます。 — 通常、Fa/Fr が 0.35 ～ 0.5 を超える場合、または軸方向の剛性がシステムのパフォーマンスにとって重要な場合に発生します。決定は、負荷率、速度、軸力が一方向か双方向かという 3 つの主要な変数によって決まります。

各タイプのベアリングが複合荷重を異なる方法で処理する方法

深溝玉軸受 (DGBB) は、深い軌道形状を通じて複合荷重に対応します。溝の深さにより、軸受はアキシアル荷重下で適度な接触角を生成できますが、この角度は固定されていません。荷重の大きさによって変化するため、軸方向の剛性が不安定になり、変動する条件下では予測が難しくなります。

アンギュラ玉軸受 (ACBB) は、 固定された、設計された接触角 — 通常は 15°、25°、または 40°。これは、ベアリングを通る荷重経路が最初から定義されていることを意味します。あ 接触角25° ベアリングはラフに運ぶことができます 同等サイズの DGBB のアキシアル荷重の 2 倍 同じ等価定格荷重で、依然としてかなりのラジアル力に耐えます。

実際には構造上の違いが重要です。Fr = 6 kN ラジアル方向と Fa = 3 kN アキシャル方向の同じ組み合わせ荷重の下で、6206 DGBB は等価荷重 P ≈ を計算します。 6.84kN 一方、C 定格が高い 7206 ACBB (接触角 25°) は、同じ荷重をより効率的に分散し、 計算上の L₁₀ 寿命が 1.5 ～ 2 倍長くなります 正確な評価に応じて。

接触角の決定: 15°、25°、または 40°

接触角は、アンギュラコンタクトベアリングの最も重要な設計パラメータです。これは、ラジアル容量、アキシャル容量、および速度性能の間のトレードオフを直接制御します。

• 15° (例: 7200 B シリーズ): 適度なアキシアル成分を持ち、高いラジアル荷重に対して最適化されています。アンギュラ接触タイプの中で最高の速度定格。工作機械の主軸や高速ポンプなどに使用されます。
• 25° (例: 7200 AC シリーズ): バランスの取れた汎用品です。複合荷重を適切に処理し、ギアボックス、軸方向推力を備えた電気モーターのエンドシールド、コンベアドライブヘッドに適しています。
• 40° (例: 7200 C/B シリーズ ヘビー): 最大軸方向容量。アキシアル荷重が支配的な場合、つまりねじ駆動機構、ボールねじサポート、ウォーム ギアボックスのシャフト端などに使用されます。速度能力は 15° バージョンと比較して低下します。

ガイドラインとして: 接触角が 10°増加するごとに、アキシアル荷重係数 Y はおよそ 2 倍になります。 これにより、等価荷重 P が寿命を制限する前に、ベアリングが比例してより多くの推力を吸収できるようになります。

一方向アキシアル荷重と両方向アキシアル荷重: 重要な違い

アンギュラ玉軸受は本質的に一方向のスラスト軸受です。 単一の ACBB は一方向のアキシアル荷重のみをサポートできます。 。これは、取り付け配置の決定を左右する重要な制約です。

アキシアル荷重が一方向の場合

固定/フロート配置の単一のアンギュラコンタクトベアリングで十分です。固定端はすべての一方向のアキシアル荷重に耐えます。フロート端は、DGBB または円筒ころ軸受を使用して純粋なラジアル荷重を処理します。一般的な用途: ファン シャフト、遠心ポンプ インペラ、一重らせんギア シャフト。

アキシアル荷重が双方向または逆方向の場合

ペアのアンギュラコンタクトベアリングが必要です。次の 2 つの標準構成が使用されます。

• バックツーバック (DB): 接触線は外側に分岐します。高いモーメント剛性を備え、両方向のアキシアル荷重を負荷します。オーバーハング荷重や、ギアボックスのピニオン シャフトなどの曲げに敏感な用途に適しています。
• 対面（DF）： 接触線は内側に集中します。シャフトのミスアライメントに対する耐性は高くなりますが、モーメント剛性は低くなります。ある程度の角度の柔軟性が必要な場合に適しています。
• タンデム (DT): 両方のベアリングが同じ方向を向いているため、一方向のみで軸方向の容量が 2 倍になります。一方向のアキシアル荷重が単一の軸受の能力を超える場合に使用されます。

深溝玉軸受は本質的に単一ユニットで双方向のアキシアル荷重を処理します。これは、アキシアル荷重レベルが中程度にとどまるコンパクトな設計やコスト重視の設計において実用的な利点となります。

速度性能: 深溝ベアリングが有利な場合

深溝玉軸受は一般に、開放状態または軽く潤滑された状態での高速でのアンギュラコンタクト軸受よりも優れた性能を発揮します。対称的な荷重分布により、ボールにかかるジャイロスコープの回転力が軽減されます。特定のボアサイズに対して、 DGBB の制限速度は通常、同等の ACBB より 15 ～ 25% 高速です グリース潤滑下。

それ以上の速度で グリース速度制限の 80% 、ベアリングの種類に関係なく、熱管理と潤滑方法が重要になります。このような状況では、低粘度グリースまたはオイルエア潤滑を使用した DGBB が、ACBB よりも優れた熱性能を発揮することがよくあります。

剛性と位置決め精度の要件

工作機械のスピンドル、高精度ギアボックス、サーボ駆動軸など、シャフトの位置決め精度が重要な場合には、予圧されたペアのアンギュラコンタクトベアリングがほとんどの場合好まれます。予圧された DB ペアアンギュラコンタクトベアリングが達成する 軸剛性値 100 ～ 400 N/μm 予圧クラスに応じて、と比較して 20～80N/μm 一般的な動作条件における単一の DGBB の場合。

農業機器、コンベアローラー、家庭用電化製品のモーターなど、位置精度が設計要件ではないアプリケーションの場合、アンギュラコンタクトベアリングの剛性の利点は、追加のコストと取り付けの複雑さを正当化できません。

コスト、取り付けの複雑さ、交換可能性

深溝玉軸受は、コストとシンプルさの点で実用上大きな利点をもたらします。

• 単価: 標準的な 6206 DGBB のおおよそのコスト 30 ～ 60% 削減 同じメーカー層の同等の 7206 ACBB よりも優れています。
• 取り付け: DGBB には方向性は必要ありません。対称的で方向性がありません。 ACBB は正しい軸方向に取り付ける必要があり、ペアのセットは一致する向き (DB、DF、または DT) で取り付ける必要があります。
• 可用性: 一般的なサイズ (6200、6300、6000 シリーズ) の DGBB は、世界中のほぼすべての販売代理店で在庫されています。標準外のサイズのアンギュラコンタクトベアリングの場合、リードタイムが長くなる可能性があります。
• プリロード管理: ペアの ACBB には、調整された研削 (軽、中、重プリロード セット) または調整可能なロックナット システムによる、定義されたプリロードが必要です。これにより、組み立てに時間がかかり、エラーが発生する可能性が高くなります。

意思決定の枠組み: アプリケーションに適したベアリングの選択

現実世界の例: ギアボックス出力シャフト

3,200 rpm で Fr = 9 kN ラジアルおよび Fa = 4.5 kN アキシャルを伝達するヘリカル ギアボックス出力シャフトを考えてみましょう。 Fa/Fr = 0.5。

6308 DGBB (C = 41 kN、C₀ = 22 kN) の場合: Fa/C₀ = 0.20、しきい値 e ≈ 0.34。 Fa/Fr = 0.5 > e なので、 P = 0.56 × 9 1.4 × 4.5 = 11.34kN 。 L₁₀ = (41/11.34)³ × 10⁶ ≈ 4,700万回転 (3,200 rpm で約 245 時間)。

ペアの 7308 AC ACBB (ベアリングあたり C = 52 kN、接触角 25°、DB 配置): 有利な Y 係数で等価荷重が 2 つのベアリングに分散されます。ベアリングあたりの有効 P ≈ 8.2kN 。 L₁₀ = (52/8.2)³ × 10⁶ ≈ 2億5500万回転 (3,200 rpm で約 1,328 時間) — a 計算上の寿命が 5 倍向上 同じ動作負荷の下で。

この例は、複合荷重を伴うギアボックス シャフトの用途において、アンギュラ コンタクト ベアリングが標準的な選択肢である理由を示しています。寿命の向上は、適度なコストと複雑さのプレミアムをはるかに上回ります。