深溝玉軸受のラジアル荷重容量とアキシアル荷重容量の違いは何ですか?また、両方のバランスをとるにはどうすればよいですか?

で 深溝玉軸受 、 ラジアル負荷容量はシャフト軸に垂直な力を指し、アキシャル（スラスト）負荷容量はシャフト軸に平行な力を指します。 深溝玉軸受は主にラジアル荷重用に設計されていますが、通常は中程度のアキシアル荷重にも耐えることができます。 静ラジアル定格荷重（C₀）の最大50% 複合荷重条件下で。両方のバランスをとるには、荷重比を理解し、適切な内部クリアランスを選択し、適切な予圧またはハウジングのフィットを適用する必要があります。

ラジアル耐荷重の実際の意味

深溝玉軸受の主な荷重はラジアル荷重です。これはシャフトに対して垂直に作用します。ベルト駆動のプーリーの重量がシャフトを押し下げることを考えてください。ベアリングの動ラジアル定格荷重 ( C ) はベンチマークです。ベアリングが定格寿命を達成するための荷重を表します。 100万回転（L₁₀寿命） .

たとえば、6206 深溝玉軸受の動ラジアル荷重定格は約 C = 19.5 kN 静定格荷重は C₀ = 11.2 kN 。このベアリングは、中程度の速度で純粋なラジアル荷重がかかった状態で、数千時間の運転時間にわたって確実に機能します。

ラジアル容量に影響を与える主な要因は次のとおりです。

• 転動体の数と直径
• 軌道面の接触（ボールと溝の曲率の一致）
• でternal clearance group (C2, CN, C3, C4)
• 使用温度と潤滑品質

アキシアル負荷容量の実際の意味

アキシアル（スラスト）荷重はシャフト軸に沿って作用します。たとえば、はすば歯車がシャフトを長さ方向に押すことによって生成される力です。深溝玉軸受は、対称的な溝形状により両方向のアキシアル荷重に耐えることができ、アンギュラ玉軸受や円筒軸受とは異なります。

ただし、軸方向の容量はさらに制限されます。実際的なルールとしては、 純粋なアキシアル荷重は、軽荷重のベアリングでは C₀ の 50% を超えてはならず、ラジアル荷重が増加すると比例して低下します。 アキシアル対ラジアル比が高いと、少数のボールに応力が集中し、軌道疲労が加速します。

同じ 6206 ベアリング (C₀ = 11.2 kN) の場合、推奨される純粋なアキシアル荷重の最大値はおよそ次のとおりです。 5.6kN 標準状態では、ただし、重大なラジアル荷重が同時に存在する場合は減少します。

結合荷重の評価方法: 等価動的荷重

ラジアル荷重とアキシアル荷重の両方が同時に存在する場合、エンジニアは 等価動圧軸受荷重（P） ベアリングの定格容量に対して実際の需要を評価するには、次のようにします。

P = X・Fr Y・Fa

ここで、Fr = ラジアル荷重、Fa = アキシアル荷重、X、Y は比 ファ/C₀ および Fa/Fr によって決まる荷重係数です。これらの値はベアリングメーカーのテーブルから取得されます。 Fa/Frが小さい場合はX=1、Y=0となります(アキシアル荷重は無視します)。比率がしきい値を超えると、通常は約 6206 の場合、Fa/Fr > 0.44 — Y 係数が作用し、等価荷重 P が大幅に増加します。

でternal Clearance: The Hidden Variable That Affects Both Capacities

でternal clearance determines how much free play exists between balls and raceways before loading. It directly affects load distribution — and therefore both radial and axial capacity under real operating conditions.

クリアランス グループとその典型的な使用例

• C2 (標準以下): 電気モーターなど、密着性や低騒音が重要な場所に使用されます。軸方向の遊びは減少しますが、熱膨張による焼き付きの危険性があります。
• CN（ノーマル/スタンダード）： ほとんどの一般的な産業アプリケーションのデフォルト。常温およびはめ合い条件下でラジアル方向とアキシアル方向の遊びのバランスを適切に保ちます。
• C3 (通常以上): 熱膨張によりクリアランスがなくなるような、温度差が大きい用途（コンベヤドライブ、重機など）に最適です。
• C4: 非常に高温の用途や重度のしまりばめ用途に使用されます。荷重前に最大の軸方向および半径方向の遊びを提供します。

ベアリング付き 動作クリアランスが少なすぎる 少ないボールに負荷が集中するため、ラジアル寿命とアキシアル公差の両方が減少します。ベアリング付き クリアランスが多すぎる ボールが不規則な軌道を描くようになり、振動が増大し、有効負荷ゾーン幅が減少します。

ラジアル荷重とアキシアル荷重のバランスを取るための実践的な戦略

戦略 1 — 軸方向の需要が高い場合は、ペアまたは連続配置を使用する

アキシアル荷重がラジアル荷重の約 30% を常に超える場合は、2 つの深溝玉軸受をタンデムに取り付けるか、適合するアンギュラ コンタクト ベアリングのペアを使用することを検討してください。バックツーバック (DB) 配置により、 最大のモーメント剛性と双方向の軸方向サポート 、 which is often preferable in gearbox output shafts or spindle assemblies.

戦略 2 — 軸方向の剛性を向上させるために予圧を適用する

軽いアキシアル予圧により内部すきまがなくなり、すべてのボールが同時に接触するため、アキシアル剛性が向上し、振動が低減されます。 6206 クラスのベアリングの一般的な予圧範囲は 20 ～ 80 N です。 速度と剛性の要件に応じて異なります。ただし、過剰な予圧はベアリングの寿命を大幅に短縮します。 10 倍が高すぎると、L₁₀ の寿命が最大 50% 短縮される可能性があります .

戦略 3 — ラジアル荷重だけでなく等価荷重に基づいてベアリング サイズを選択する

アキシアル力が存在する場合は、ラジアル荷重のみに基づいてベアリングのサイズを決定しないでください。常に X/Y 係数法を使用して P を計算し、P を C と比較して実際の L₁₀ 寿命を計算します。

L₁₀ = (C/P)³ × 10⁶ 回転

たとえば、6206 ベアリング (C = 19.5 kN) で半径方向に Fr = 8 kN、軸方向に Fa = 4 kN が発生し、Fa/Fr = 0.5 がしきい値 e = 0.44 を超える場合、P = 0.56 × 8 1.0 × 4 = 8.48kN 。 L₁₀ = (19.5/8.48)³ × 10⁶ ≈ 1,220万回転 — 純粋なラジアル計算が示唆する値よりも大幅に低い。

戦略 4 — シャフトとハウジングの適合性を最適化する

でterference fit on the rotating ring increases effective load capacity but reduces internal clearance. For radially loaded applications, a 軸公差k5またはm5 が一般的です。アキシアル荷重が支配的である場合、または外輪が回転する場合（ホイールハブ用途など）、締まりばめは代わりに外輪に移動します。はめ合いが不一致であると、アキシアル荷重がかかると片側が滑って、ボアまたは外径の表面にフレッティング腐食が発生する可能性があります。

深溝玉軸受から切り替える時期

深溝玉軸受は多用途ですが、負荷容量に制限があるため、特定のシナリオでは軸受タイプの変更が必要になります。

• アキシアル荷重が常にラジアル荷重の 60 ～ 70% を超える: アンギュラ玉軸受 (7200 または 7300 シリーズなど) に切り替えます。これらの玉軸受は、特に複合荷重用に 15° ～ 40° の接触角で設計されています。
• 純粋なアキシアル (スラスト) 荷重のみ: スラスト玉軸受または 4 点接触軸受を使用します。深溝軸受は純粋な軸方向の負荷には適していません。
• 低速で非常に高いラジアル荷重: 円筒ころ軸受または自動調心ころ軸受は、同じ境界寸法の玉軸受よりも 2 ～ 4 倍高いラジアル容量を提供します。
• シャフトのミスアライメントが存在する: 自動調心玉軸受または自動調心ころ軸受は、最大 1.5° ～ 3° の角度ずれに対応し、そうでない場合に発生するエッジ荷重から軸受を保護します。

クイックリファレンス: ラジアル容量とアキシアル容量の比較