円筒ころ軸受とは何ですか?直接的な答え
A 円筒ころ軸受 内外輪軌道間にボールの代わりに円筒形のころを配置し、ラジアル荷重を高効率で支持する転がり軸受です。 ころが玉軸受に見られる点接触ではなく、軌道と線接触するため、円筒ころ軸受は同じ物理的サイズで大幅に高いラジアル荷重に耐え、衝撃に強く耐えることができます。
これらは、ローラーが等間隔に保たれる保持器内で自由に回転できるようにすることで機能し、シャフトが回転すると内輪と外輪の軌道に沿って転がります。この線接触の回転運動により摩擦が軽減され、負荷がより広い表面積に分散されます。 円筒ころ軸受は、多くの場合、同等の玉軸受の 2 ～ 4 倍のラジアル荷重容量に耐えることができます。 同じボアサイズで。
コアコンポーネントと構造
すべての円筒ころ軸受は、回転と荷重をサポートするために連携して機能する 4 つの主要な部品から構成されています。
- 内輪: シャフトに取り付けられています。ローラーに 1 つの軌道面を提供します。
- 外輪: ハウジングに取り付けられます。第 2 軌道面を提供します。
- 円筒ころ: リング間で回転する固体の円筒形の要素が、接触長さ全体に沿って荷重を分散します。
- ケージ（リテーナー）： ローラーを均等な間隔に保ち、ローラーが互いに接触するのを防ぎ、摩擦による摩耗を軽減します。
一部の設計では、ローラーを軸方向にガイドするための内輪または外輪にリブ（フランジ）が含まれており、特定の構成では、ベアリングがラジアル荷重に加えて限定されたスラスト荷重を支えることができます。
円筒ころ軸受の動作原理
線接触と点接触
円筒ころ軸受の特徴的な機械的特徴は線接触です。玉軸受が軌道に一点で接触するのに対し、円筒ころは全長に渡って軌道に接触します。これにより、負荷がより広い表面積に分散されます。 接触応力 (psi または MPa で測定) を低下させ、ベアリングが早期の表面疲労を引き起こすことなく、より重いラジアル荷重をサポートできるようにします。 .
自由な軸方向の動き
多くの円筒ころ軸受 (N および ヌゥ シリーズなど) は、内輪が外輪に対して軸方向に浮くように設計されています。そのため、高温の機械で動作する固定位置ベアリングの一般的な故障点である内部応力を誘発することなく熱膨張に対応できるため、シャフト システムの「フローティング」ベアリングとして理想的です。
一般的なタイプと構成
円筒ころ軸受は、輪とつばの配置によって分類され、ラジアル荷重に加えてアキシアル（スラスト）荷重を負荷できるかどうかが決まります。
| タイプコード | 構成 | 負荷能力 |
|---|---|---|
| NU | 外輪つばのみ | ラジアルのみ。アキシャルフロートが可能 |
| ニュージャージー州 | 外輪つば 内輪つば1本 | ラジアルプラス限定一方向推力 |
| NUP | 両方のリングにリブと緩い位置決めリング | ラジアルプラス2方向推力 |
| NN / NNU | 2列デザイン | 高ラジアル荷重、高精度 |
他のタイプのベアリングと比較した主な利点
円筒ころ軸受は、いくつかの実用的な理由から、玉軸受や他のころ軸受タイプよりも選択されます。
- 高いラジアル荷重容量: 線接触により、コンパクトなスペースで重いラジアル荷重をサポートできるため、ギアボックスや電気モーターで一般的に使用されています。
- 高速での低摩擦: 円錐ころ軸受と比較して、円筒ころは発生する摩擦が少ないため、より高い回転速度が可能になります。 15,000rpm 精密工作機械のスピンドル用途に。
- 分離可能なデザイン: NU、NJなど多くのタイプで内輪、外輪、保持器一体型が分離でき、メンテナンス時の着脱が容易です。
- 熱膨張許容差: フローティング設計は、軸方向の予圧応力を加えることなく、熱によるシャフトの成長に対応します。
代表的な産業用途
円筒ころ軸受は、ラジアル荷重容量と速度許容誤差が高いため、重工業や精密機器全体で広く使用されています。
- 連続ラジアル荷重下でローター シャフトを支持する電気モーターと発電機
- 産業機械のギアボックス、ギア段間の荷重伝達を処理
- 衝撃荷重と大きな半径方向の力が一定にかかる、鋼鉄および金属加工の圧延機
- 低摩擦で高速精密切削を支える工作機械主軸
- 鉄道の車軸ボックス。高いラジアル荷重と可変速運転が組み合わされます。
留意すべき制限事項
円筒ころ軸受は、普遍的に理想的なものではありません。これらの設計は、他のタイプのベアリングがより適切に処理できるいくつかの機能をトレードオフします。
- 推力能力が制限されているか、推力能力がない場合: NU のような基本タイプはアキシアル荷重をまったく支えることができません。 NJ や NUP タイプでも、テーパー ベアリングやアンギュラ コンタクト ベアリングに比べて中程度の推力しか扱えません。
- 自動調心ころ軸受よりも軸のずれに対する感度が高く、数度の角度ずれに対応できます。
- 潤滑不良または過剰な速度下ではローラーのスキューが発生し、発熱と摩耗の増加につながる可能性があります。
選択とメンテナンスのヒント
円筒ころ軸受を選択するときは、用途に必要な荷重方向に構成を合わせてください。アキシアルフロートによる純粋なラジアル荷重には NU タイプの軸受を使用し、推力制御が必要な場合には NJ または NUP タイプを、高精度、高負荷の主軸用途には複列 NN タイプを使用します。
適切な潤滑が重要です。不十分なオイルまたはグリースの膜は、早期のローラーの歪みや表面疲労の主な原因です。 したがって、メーカーが推奨する潤滑間隔と粘度グレードに従うと、耐用年数が大幅に延長されます。定期的な振動モニタリングにより、ベアリングの致命的な故障につながる前に、初期段階のローラーや軌道の損傷を発見することもできます。
円筒ころ軸受は、線接触ころを使用して玉軸受よりも広い面にラジアル荷重を分散させるため、中速から高速で高いラジアル荷重容量が要求される重機、モーター、ギアボックスに最適です。 適切な構成 (NU、NJ、NUP、または 2 列) を選択することは、アプリケーションが純粋なラジアル サポートを必要とするか、限られた推力容量を必要とするか、または重負荷時の最大の精度を必要とするかによって決まります。また、適切な潤滑が、動作寿命を最大化する唯一の最大の要素であることに変わりはありません。
