各ベアリングの特徴は何ですか?ベアリングの種類とその用途に関する重要なガイド

ベアリングの機械的定義: ベアリングとは何ですか?またその目的は何ですか?

機械工学では、 ベアリングは、可動部品間の相対運動を目的の動きのみに制限し、部品間の摩擦を軽減する機械要素です。 。ベアリングの目的は 3 つあります。回転コンポーネントまたは摺動コンポーネント間で伝達される荷重をサポートすること、摩擦によって生じるエネルギー損失を低減すること、およびベアリングが動作する機械の耐用年数を延ばすことです。

最も基本的なレベルでは、ベアリングは、非常にエネルギーを消費する滑り摩擦を、桁違いに小さい転がり摩擦または流体膜摩擦に置き換えることによって機能します。たとえば、標準的な深溝玉軸受の摩擦係数は次のように低くなります。 0.001 に達する可能性のある乾燥した滑り接触値と比較して、 0.3～0.5 .

ベアリングの役割は単に「摩擦を低減する」だけではありません。ベアリングも:

• シャフト、アクスル、ピボットの正確な動きをガイドします。
• ベアリングが構造的に破損することなく重荷重に耐えられるようにする
• 熱膨張や動的力を受けてもシャフトのアライメントを維持
• 衝撃や振動を吸収し、周囲の機械を守ります。
• 精密機器の予測可能で再現可能な動作を可能にする

ベアリングのない最新の機械 - ジェットエンジンが高速で回転 15,000RPM 車のホイールハブに取り付ける場合、必要な効率と寿命を実現することは不可能です。世界のベアリング市場の価値は超過しています 450億ドル これは、これらのコンポーネントがエンジニアリング全体にとっていかに中心であるかを反映しています。

ベアリングのコンポーネント: ベアリングの内部には何が入っているのか?

ベアリングの種類を理解するには、まずベアリングの内部に何が入っているのか、各部品がどのような役割を果たしているのかを理解する必要があります。ベアリングのコンポーネントはタイプによって異なりますが、ほとんどの転動体ベアリングは一貫した部品セットを共有しています。

外輪（外輪）

外輪は、ほとんどのベアリング アセンブリの固定コンポーネントです。これは、シャフトの周りに間接的に組み立てられるベアリングです。外輪はハウジングのボア内に設置され、転動体に硬化され、精密に研削された軌道を提供します。外輪は通常、次のものから作られます。 AISI 52100 クロム鋼 、耐摩耗性のために 58 ～ 65 HRC まで硬化処理されています。

内輪（内輪）

内輪はシャフトに直接フィットし、ほとんどの構成でシャフトと一緒に回転します。深溝、角度、テーパーなどの軌道形状によって、ベアリングが処理できる荷重の方向が決まります。内輪は次のように機械加工されています。 ±2ミクロンという厳しい公差 精密ベアリングに。

回転要素

ボール、円筒ころ、円すいころ、針状ころ、自動調心ころなどの転動体は、低摩擦の相対運動を可能にしながら荷重を伝達するベアリングの部品です。ボールベアリングは軌道面と点接触する球面要素を使用します。ころ軸受は、線接触する円筒形またはテーパー形状を使用しており、かなり重い荷重に耐えることができます。標準の 6205 深溝ボール ベアリングには次のものが含まれています。 鋼球9個 直径7.938mm。

ケージ（リテーナー）

ケージは転動体間の均一な間隔を維持し、壊滅的な摩擦や熱の蓄積を引き起こす隣接するボールやローラー間の接触を防ぎます。ケージは、速度と温度の要件に応じて、打ち抜き鋼、機械加工された真鍮、または成形ポリマーから作られます。非常に高速な場合（上記） 100万DN )、遠心応力を軽減するために、軽量のフェノール樹脂または PEEK ケージが使用されます。

シールとシールド

シール (ゴム接触リップ シール) とシールド (非接触金属ディフレクター) は、潤滑剤を保持し、汚染物質を排除するベアリング コンポーネントです。シールド ベアリングには接尾辞「2RS」（2 つのゴム シール）が付けられ、シールド ベアリングには「ZZ」が使用されます。接触シールは摩擦をわずかに増加させますが、自動車のホイールハブ、食品加工装置、屋外用途で重要な優れた耐汚染性を提供します。

ベアリングの主な 3 種類: 理解のための枠組み

特定の設計を検討する前に、ベアリングを最高レベルで分類するのに役立ちます。の ベアリングの主な種類は3種類 は:

1. すべり軸受（すべり軸受） — 最も単純なベアリングのタイプ。潤滑膜によって分離されたジャーナル (シャフト) とボアの間の滑り界面に依存します。転動体はありません。
2. 転動体軸受 — ボール、ローラー、またはニードルを使用して転がり接触を作成し、摩擦を大幅に低減します。ラジアル構成とスラスト構成に細分されます。
3. 流体膜・静圧軸受 — 加圧された油または空気の膜を使用して表面を完全に分離し、ほぼゼロの摩擦を実現します。精密工作機械や大型タービンに使用されています。

これらのカテゴリの中で、エンジニアリングの実践で最も一般的に参照される「4 種類のベアリングとは何か」に対する答えは次のとおりです。 ボールベアリング、ローラーベアリング、スラストベアリング、プレーン（スリーブ）ベアリング 。これら 4 つのカテゴリは、産業、自動車、精密アプリケーションの大部分をカバーします。

ボールベアリング: 回転機械の万能主力製品

ボールベアリングは世界で最も広く生産されているベアリングタイプであり、SKF だけで 年間10億個のボールベアリング 。その多用途性は球面転動体によってもたらされ、ラジアル荷重 (シャフトに垂直) と中程度のアキシアル荷重 (シャフトに平行) の両方を同時に処理することができます。

深溝玉軸受

深溝玉軸受 (DGBB) は、典型的な転がり軸受です。深く連続した軌道により、ラジアル荷重、両方向のアキシアル荷重および合成荷重をコンパクトなユニットで負荷できます。の 6200および6300シリーズ 一般機械で最も多く指定されている軸受です。たとえば、6206 ベアリングの動定格荷重は次のとおりです。 19.5kN の速度に定格されています 13,000RPM グリス潤滑付き。

深溝玉軸受は、電気モーター、ギアボックス、ポンプ、ファン、家庭用電化製品などに使用されています。これらは、特定の負荷または速度条件でより特殊な設計が必要ない場合のデフォルトの選択肢です。

アンギュラ玉軸受

アンギュラ玉軸受は、玉と軌道の間の接触角を調整することで、ラジアル荷重とアキシアル荷重の組み合わせに対処できるように設計されています。通常、 15°、25°、または 40° 。接触角が急勾配になると、ラジアル容量を犠牲にしてアキシャル荷重容量が増加します。これらのベアリングは工作機械のスピンドルに広く使用されており、切削力に耐えると同時にシャフトの振れを以下に維持する必要があります。 1ミクロン .

通常、これらはペアで取り付けられます。モーメント負荷耐性を確保するために背中合わせ (DB 配置)、または位置ずれ耐性を確保するために対面 (DF 配置) のいずれかです。

自動調心玉軸受

自動調心玉軸受には、共通の球面外側軌道上を走行する 2 列の玉が含まれています。この設計により、内輪が上に傾くことができます。 ±3° 外輪に対して相対的な角度を調整し、剛性ベアリングの早期故障の原因となるシャフトのたわみやハウジングの位置ずれに対応します。構造的なたわみが避けられない繊維機械、製紙工場、農業機械などの長尺シャフトに最適です。

ローラーベアリング: ベアリングが重荷重に耐えられるように設計

ボールベアリングが軌道面と点接触するのに対し、ローラーベアリングは線接触するため、荷重がより広い領域に分散され、劇的に高い荷重容量が可能になります。同等のボールベアリングと同じ内径の円筒ころベアリングは、 ラジアル荷重の3～5倍 。これが、ローラーベアリングが重工業、鉱山、製鉄所、パワートレインの用途で主流を占めている理由です。

円筒ころ軸受

円筒ころ軸受は、長さと直径の比が 1:1 ～ 3:1 のころを使用します。非常に高いラジアル荷重容量と優れた剛性を備えているため、ラジアル荷重の標準的な選択肢となっています。 電動モーターのドライブエンド、工作機械の主軸サポート、圧延機のワークロールなど 。 NU、NJ、NUP、Nシリーズはフランジの形状が異なり、アキシアル荷重を受けられるか、自由に浮き上がるかが決まります。

高精度円筒ころ軸受（公差クラス P4 または P2）により、以下のラジアル振れを実現 2.5ミクロン 、研削スピンドルに必要な精度を可能にします。

円すいころ軸受

円すいころ軸受は、自動車および重機エンジニアリングにおいて最も重要な軸受タイプの 1 つです。ローラーと軌道の両方のテーパー形状により、接触線が軸受軸上の 1 点に集中します。この形状は、大きなラジアル荷重を同時に処理します。 そして 一方向に大きなアキシアル（スラスト）荷重がかかります。最も顕著な用途は自動車のホイールハブで、コーナリングフォース、車両重量、ブレーキ負荷を同時に処理する必要があります。

ティムケン社は、円すいころ軸受の設計の先駆者となりました。 1898 現在、これらのベアリングは次のサイズで指定されています。 10 mm の穴から 2 メートル以上 風力タービン主軸用。両軸方向を拘束するには、反対側のペアで (または一致するセットとして) 取り付ける必要があります。

自動調心ころ軸受

自動調心ころ軸受には、共通の球面外輪軌道内を走る 2 列の樽型ころが含まれています。これは自動調心玉軸受と同じ自動調心原理ですが、非常に大きな負荷容量を備えています。それらは次のような方にとって好ましい選択肢です。 採掘用コンベア、製紙ロール、粉砕機、振動スクリーン シャフトが長く、重負荷がかかり、重大なミスアライメントが発生しやすい場所。

大型自動調心ころ軸受 (例: 23940 シリーズ、内径 200 mm) は、次を超えるラジアル動荷重に耐えることができます。 1,000kN 。自動調整機能により、次のことが可能になります。 ±2.5° 荷重が集中せずに角度ずれを軽減します。

ニードルベアリング

針状ころの長さと直径の比は次の値を超えています。 4:1 により、ニードルベアリングは断面に比べて非常に高い耐荷重を実現します。これにより、半径方向のスペースが厳しく制限されている場所に最適になります。 遊星ギアボックス、ユニバーサルジョイント、ロッカーアーム、2ストロークエンジンコンロッド 。ニードルベアリングの中には、内輪を完全に省略し、硬化したシャフト表面を内輪軌道として使用して、さらにスペースを節約するものもあります。

スラストベアリング: アキシアル荷重管理用に特別に設計

スラストベアリングは、シャフト軸に対して垂直ではなく平行に作用する荷重を支えるように設計された特殊なカテゴリです。これらは、エンジニアが回転を許可しながらシャフトの軸方向の移動を防止する必要がある場合の答えです。この違いを理解することは、ベアリング選択ガイドの中心となります。

スラスト玉軸受

スラスト玉軸受は、2 つのワッシャー (軌道) とボールと保持器のアセンブリで構成されます。これらは純粋に一方向のアキシアル荷重を処理し、次のように設計されています。 低速から中速、高アキシアル荷重 条件。一般的な用途には以下が含まれます 怠惰なスーザン、回転テーブル、垂直ポンプ シャフト、クレーン フック 。これらはラジアル荷重を受け入れることができません。スラスト玉軸受にかかるラジアル力は急速な故障の原因となり、正しい取り付けが重要となります。

スラスト円筒ころ軸受および自動調心ころ軸受

スラストころ軸受は、アキシアル荷重に対してころ軸受の線接触の利点をもたらします。スラスト円筒ころ軸受は以下の用途に使用されます。 工作機械のテーブルとプレス 。スラスト自動調心ころ軸受は、自動調心機能を備えた自動調心ころ軸受です。 水力発電機や垂直撹拌機などの大型垂直シャフト用途 この場合、アキシアル荷重は数百トンに達する可能性があり、ある程度の位置ずれは避けられません。

スラスト円すいころ軸受

これらのベアリングは、ラジアル荷重と組み合わされた非常に大きなアキシアル荷重に耐えることができ、一般的に次のような用途に使用されます。 自動車用トランスミッション、ディファレンシャル、産業用ギアボックス 。テーパー状の形状がくさび作用を生み出し、卓越した剛性と荷重分散を実現し、高トルクのドライブトレイン用途に不可欠なものとなっています。

プレーンベアリング：あらゆる形状のオリジナルエンジニアリングベアリング

すべり軸受は最も古く、最も単純な軸受タイプですが、エンジニアリング全体にわたって不可欠なものであり続けています。すべり軸受は、オイル、グリース、または固体膜によって潤滑された 2 つの表面 (通常はボア内で回転するシャフト ジャーナル) 間の滑り界面で動作します。回転要素はありません。荷重は流体膜または座面素材によって直接支えられます。

ジャーナル（スリーブ）ベアリング

ジャーナル ベアリングは、シャフトが回転する平らな円筒形の穴です。適切な潤滑速度の下では、シャフトとボアの間に流体力学的なオイルウェッジが形成され、金属表面が完全に分離されます。摩擦係数は 0 まで低下します。 0.001 、転がり軸受に匹敵します。これらは、 大型ディーゼルおよびガソリンエンジンのメインベアリング （クランクシャフトメインベアリング）、タービンジャーナルベアリング、大型ポンプベアリング。

たとえば、自動車エンジンのメインベアリングは精密鋳造されています。 アルミニウム - 錫または銅 - 鉛合金 を超えるピーク燃焼負荷に耐える必要があります。 50MPa エンジンが作動している間。その負荷容量は、同等のサイズの転がり軸受が提供できるものを超えています。

フランジ付きおよびスラスト滑り軸受

スリーブベアリングにフランジを追加すると、ジャーナルとスラスト機能を 1 つのコンポーネントに組み合わせて、ラジアル荷重だけでなくアキシアル荷重も処理できるようになります。これらは広く使用されています ギアボックス、ポンプ、自動車のカムシャフト サポート .

自己潤滑型乾式滑り軸受

最新のすべり軸受技術には、オイルを含浸させた焼結青銅軸受、PTFE ライニング軸受、PEEK またはカーボングラファイトを使用した複合軸受が含まれます。これらは、最小限の外部潤滑またはまったく外部潤滑なしで動作するように設計された軸受コンポーネントであり、 食品加工機器、医療機器、航空宇宙機構 油汚れが許容できない場所。たとえば、IGUS イグライド ベアリングは、最大負荷での連続乾燥運転に耐えられると評価されています。 140MPa .

プレーン ベアリングとボール ベアリングの選択は、用途の詳細によって決まります。ユニット サイズあたりの耐荷重、耐衝撃性、静かな動作、シンプルさの点でプレーン ベアリングが優れています。ボールベアリングは、加圧潤滑システムを必要とせずに、始動摩擦、精度、および幅広い速度範囲にわたる適用性において優れています。

直進・直線運動を支えるガイドベアリングとリニアベアリング

すべてのベアリングが回転運動をサポートしているわけではありません。ガイド ベアリングとリニア ベアリングは、正確で低摩擦の直線運動、つまり 1 つの軸を中心とした回転ではなく、直線軸に沿った移動を可能にするように設計されています。このカテゴリは、最新のオートメーションにおけるベアリングの用途と種類の、明確かつ成長を続けるセグメントを表しています。

ガイドベアリングとは何ですか?

ガイド ベアリングは、定義された直線経路に沿ったコンポーネント (ツール スライド、コラム、ピストン ロッド) の直線運動を制限し、ガイドするように設計されたベアリングです。ガイドベアリングの目的は、軸方向の動きが正確で、横方向のたわみや回転遊びがないことを保証することです。で 油圧シリンダー、ガイドベアリング シールの破損やロッドの摩耗を引き起こす横荷重に対してピストンロッドを支えます。

リニアボールベアリングとブッシュ

リニアボールベアリング（リニアブッシュ）には、円筒形のハウジング内の長手方向の軌道を走る再循環ボールが含まれています。非常に低い摩擦と高精度を提供します。 ベアリングの直線運動 硬化したシャフトに沿って。標準の INA/トムソン リニア ブッシュの動的負荷容量は次のとおりです。 75N～10,000N以上 そしてどこにでも存在します 3D プリンター、CNC マシン、レーザー カッター、実験室自動化機器 .

リニアローラーベアリングとプロファイルレールガイド

より高い負荷とより大きな剛性を得るには、リニア ローラー ベアリングとプロファイル レール (リニア ガイドウェイ) システムでボールをローラーに置き換えるか、再循環ボールまたはローラー キャリッジを備えたプロファイル レール トラックを使用します。 Hiwin および THK プロファイル レール ガイドは、最新の CNC マシニング センターの標準です。35 mm のレール セクションは、次を超える動的荷重に耐えることができます。 50kN 位置再現性あり ±3ミクロン .

水平軸受配置

横型ベアリングとは、シャフト軸が水平になるように取り付けられるベアリングを指します。これは産業機械で最も一般的な向きです。モーター、ギアボックス、ポンプ、コンベアはすべて、通常、水平軸受配置を使用します。水平ベアリングでは、重力がシャフトに半径方向に作用するため、シャフトはベアリングのラジアル荷重容量によって完全にサポートされなければなりません。これを、シャフト重量を軸方向に支えるためにスラストベアリングを必要とする垂直シャフト配置と比較してください。

特殊なベアリングタイプ: 特定のエンジニアリング要求に合わせて設計

標準のカテゴリを超えて、エンジニアリングベアリングには、標準ベアリングでは満たせない特定のアプリケーション要件を満たすために作成された一連の特殊な設計が含まれます。

四点接触玉軸受

これらの単列ボール ベアリングは、各ボールと軌道の間に 4 つの接触点を作成するゴシック アーチ軌道プロファイルを使用しています。この形状により、双方向のアキシアル荷重、ラジアル荷重、モーメント荷重をすべて 1 つのコンパクトなボール列で負荷することができます。として広く使用されています。 風力タービンのピッチおよびヨードライブの回転リング、掘削機のターンテーブル、レーダーアンテナ台座 .

磁気ベアリングとエアベアリング

アクティブ磁気ベアリング (AMB) は、制御された電磁力を使用してローターを吊り下げ、完全に非接触の動作を実現します。機械的磨耗がなく、次の条件で動作する能力を備えています。 100,000RPM以上 , AMB は以下で使用されます。 高速加工スピンドル、コンプレッサー、フライホイールエネルギー貯蔵、真空ターボ分子ポンプ 。エアベアリングも同様に加圧された空気膜を利用しており、ナノメートルレベルの精度が要求される半導体製造装置では標準となっています。

クロスローラーベアリング

クロスローラーベアリングは、単一の薄いリングアセンブリ内に円筒ローラーを90°の角度で交互に配置します。この構造により、非常にコンパクトな断面でありながら、モーメント荷重、ラジアル荷重、アキシアル荷重を同時に受ける非常に高い剛性が得られます。それらは次のような方にとって好ましい選択肢です。 ロボット関節アクチュエーター、回転テーブル、医療用CTスキャナーガントリー、望遠鏡マウント .

薄肉ベアリング

薄肉ベアリング (スリムラインベアリングとも呼ばれます) は、ボア径に関係なく一定の断面を維持します。あ 内径 200 mm の薄肉ベアリングの断面高さは 12 mm しかない場合があります — 標準シリーズのベアリングの 27 mm と比較して。これらは、重量とエンベロープを最小限に抑えることが重要である航空宇宙用アクチュエータ、医療用画像機器、ロボット ジョイントに使用されています。

ベアリングのタイプと用途: 業界固有の使用例

軸受の種類と用途を状況に合わせて理解すると、軸受の選択がなぜそれほど重要なのかがわかります。さまざまな種類のベアリングが主要産業にどのように対応しているかは次のとおりです。

ベアリング設計の考慮事項: エンジニアリングベアリングの選択における重要な要素

軸受の設計は多変数の工学問題です。適切な軸受を選択するには、相互に依存する多数のパラメータを評価する必要があります。適切なベアリング選択ガイドでは、常に次のことが取り上げられています。

荷重の種類、方向、大きさ

最も基本的な設計入力は、ベアリングが耐えなければならない荷重です。 ラジアル荷重 シャフトに対して垂直に作用します。 アキシアル（スラスト）荷重 それと平行して行動する。 結合荷重 両方のコンポーネントを持っています。 モーメント荷重 ベアリングを傾ける作用があります。ベアリングのタイプごとにこれらの処理方法が異なります。搬送可能な自動調心ころ軸受 ラジアル方向に500kN のみ扱うことができます 軸方向 150 kN — 大きさと同じくらい比率も重要です。

動作速度

すべてのベアリングには、発熱、潤滑膜の完全性、転動体にかかる遠心応力によって決まる速度制限があります。 ボールベアリングはローラーベアリングよりも高速で動作できます 同じサイズの 6206 ボール ベアリングのグリース速度制限は 13,000 RPM ですが、同等の円筒ころベアリングは 10,000 RPM に制限されています。 100万DNを超える超高速アプリケーションには、セラミックハイブリッドベアリング、精密研磨された軌道、およびオイルエア潤滑が必要です。

ベアリングの寿命と信頼性の計算

標準ベアリング寿命は、ISO 281 L10 方法、つまりベアリングの使用に耐える運転時間を使用して計算されます。 同一のベアリングのグループの 90% は引き続き稼働します (失敗確率は 10%)。式 L10 = (C/P)^p × (10^6 / 60n) ここで、C は動定格荷重、P は等価動荷重、p は指数 (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)、n は速度 (RPM) です。最新の修正寿命計算 (ISO 281:2007) では、潤滑条件、汚染レベル、材料特性も考慮されており、次の要素によってベアリング寿命を修正できます。 0.1～50× 条件によります。

潤滑と環境

潤滑はおそらくベアリングの寿命において最も重要な要素です。 すべての早期ベアリング故障の 50% 以上は潤滑に関連しています — 不十分な量、間違った粘度、汚染、または間違った再潤滑間隔のいずれかです。最適なフィルム形成のためには、粘度比 κ (実際の粘度 ÷ 動作温度での必要な粘度) が 1 ～ 4 である必要があります。 ISO 清浄度係数 eC で測定される汚染は、次のような原因によりベアリングの寿命を縮める可能性があります。 90%まで オイルの清浄度が保たれていない場合。

位置ずれ許容値

シャフトのたわみ、ハウジングのボアの位置ずれ、および熱膨張はすべて、内輪と外輪の間の角度のずれを引き起こす可能性があります。深溝玉軸受の許容範囲は次のとおりです。 ±2 ～ 10 アーク分 エッジロードが発生する前に位置ずれを防止します。自動調心玉軸受は±3°、自動調心ころ軸受は最大±2.5°まで対応します。これにより、完璧な位置合わせが達成できない実際の設置環境において、より寛容になります。

温度範囲

標準的な軸受鋼は次のように安定化されています。 120℃ ;高温安定化タイプ (接尾辞 /S1、/S2 など) の定格温度は 200°C または 250°C です。 300°C を超える場合、標準グリースは不適切であり、高温用セラミックまたはグラファイトベースの潤滑剤を使用する必要があります。その逆に、液体窒素または酸素サービス用の極低温ベアリングには、脆化や腐食を避けるためにオーステナイト系ステンレス鋼またはフルセラミック構造が必要です。

システムとしてのベアリング: 組み立て、フィット、予圧について理解する

ベアリングは単なる独立したコンポーネントではなく、シャフト、ハウジング、潤滑剤、シーリング構造、および周囲の構造を含むシステムの一部として機能します。このシステムを正しく行うことは、正しいベアリングのタイプを選択することと同じくらい重要です。

ベアリングのはめあいと公差

ベアリングの内輪とシャフトの間のしまりばめは、回転負荷によるリングのクリープ、つまりリングがシャフトに対してゆっくりと回転し、両方の表面を破壊する現象を防ぎます。必要なしめしろは荷重によって異なります。荷重が重い場合は、よりきつめの嵌合が必要です。典型的な推奨事項は、 k5 内輪回転荷重に対する軸の許容差 電気モーターでは、ベアリングの内径サイズに応じて 0 ～ 18 ミクロンの干渉が生じます。

シャフトの周りにベアリングが誤って取り付けられている（嵌合が緩すぎている）と、フレッチング腐食や早期故障が発生します。逆に、しめしろが大きすぎると、内部すきまが減少し、ベアリングに過剰な予圧がかかり、動作温度が上昇する可能性があります。

内部すきまと予圧

内部ラジアルすきま、つまり負荷前の内輪と外輪の間の完全な動きの自由度は、慎重に選択する必要があります。標準すきまグループ CN は、ほとんどの用途に適しています。ベアリングが高温になり内輪が熱膨張する場合は、クリアランス (C3 または C4) を増やす必要があります。逆に、予圧ベアリングには負のすきまがあり、転動体が軌道に押し込まれているため、動作温度が高くなりますが、剛性が向上し、振動が低減されます。工作機械スピンドルのアンギュラ接触ペアは通常、次のようにプリロードされています。 100～2000N 必要な剛性を実現します。

固定軸受と固定軸受（フローティング）軸受の配置

ほとんどのシャフトは 2 つのベアリング構成を使用しています。 位置決めベアリング シャフトを軸方向に拘束するもの (通常はアンギュラ玉軸受または保持された外輪を備えた深溝玉軸受)、および 1 つ 非固定（フローティング）ベアリング これにより、熱膨張に対応して軸方向の変位が可能になります。この配置がないと、シャフトの熱膨張によって大きな軸方向の予荷重力が発生し、どちらのベアリングの軸方向荷重容量をも超える可能性があります。

実践的なベアリング選択ガイド: 適切なベアリングの選び方

構造化されたベアリング選択ガイドでは、主要なパラメータを順番に検討することで、あらゆる用途に最適なベアリングのタイプを絞り込みます。現役エンジニアが従うプロセスは次のとおりです。

1. 負荷を定義します。 ラジアル荷重（Fr）、アキシアル荷重（Fa）およびその比（Fa/Fr）を求めます。 Fa/Fr < 0.35 の場合は、深溝玉軸受または円筒ころ軸受が適切である可能性があります。比率が高くなると、アンギュラコンタクトまたはスラストベアリングが必要になります。
2. 速度を定義します。 DN 値 (mm 単位のボア × RPM) を計算します。 200,000 DN 未満では、ほぼすべてのタイプのベアリングが機能します。 500,000 DN を超える場合は、ボール ベアリングが推奨されます。 1,000,000 DN を超えると、ハイブリッド セラミック ベアリングとオイルエア潤滑が必要になります。
3. 位置ずれの評価: 軸のたわみが4分角を超える場合は、自動調心玉軸受または自動調心ころ軸受をご指定ください。
4. 必要な寿命を決定します。 ISO 281 メソッドを使用して、目標の L10h 寿命を達成するために必要な C/P 比を計算します。修正された寿命方程式を使用して、汚れと潤滑の状態を調整します。
5. 利用可能なスペースを確認します。 ラジアル方向のスペースが限られている場合は、針状ころ軸受を検討してください。軸方向のスペースに制約がある場合は、薄肉ベアリングまたは 4 点接触ベアリングを検討してください。
6. 環境を考慮してください: 腐食環境では、ステンレス鋼またはコーティングされたベアリングが必要です。食品加工には、FDA 準拠のグリースとステンレス構造が必要です。汚染度の高い環境では、シールされたベアリングまたは外部シールが必要です。
7. メーカーカタログから確認： SKF、NSK、Timken、FAG/Schaeffler、NTN はいずれも、実際の使用例、オンライン選択ツール、およびアプリケーション固有の推奨事項を含む包括的な軸受選択ガイド文書を発行しています。

この順序に従うことで、習慣や利便性ではなく、エンジニアリング要件に基づいてベアリングを選択することができます。これは、エンジニアが機械の信頼性を最大化し、ライフサイクル コストを最小限に抑えるために実行できる最も効果的な唯一のステップです。

さまざまなタイプのベアリング: 概要比較

このガイドで取り上げるさまざまなタイプのベアリングの全範囲を統合するために、以下の表にベアリングのタイプと主要な性能寸法を直接比較します。

上記にリストされているすべてのベアリング タイプが存在するのは、実際のエンジニアリング上の問題が既存の設計では提供できない解決策を必要としていたためです。これらの違いと、それらを動かす基礎となる物理学を理解することは、習慣によってベアリングを選択する機械エンジニアと、工学的判断によってベアリングを選択する機械エンジニアを分けるものです。 50,000 RPM の歯科用ドリルを設計している場合でも、 10 MW 風力タービン ギアボックス 、正しく指定され、適切に適用された適切なベアリングは、マシン内で最も信頼性の高いコンポーネントの 1 つです。