フランジベアリングの取り付け方法: ステップバイステップガイド

インストールするには フランジベアリング 正確に行うには、ハウジングとシャフトを清掃し、寸法のはめあい公差を確認し、転動体に力を加えずにベアリングをハウジングの穴に直接押し込むかたたき込み、軸方向の動きに対して固定し、操作前に適切に潤滑する必要があります。 フランジ付きラジアルボールベアリング は、軽機械、コンベア システム、および動力伝達装置で最も広く使用されているベアリング タイプの 1 つです。統合されたフランジにより、標準の円筒ベアリングと比較して取り付けと軸方向の位置決めが簡素化されます。適切なツールと知識があれば、正しくインストールするのに 30 分もかかりません。間違ったベアリングを使用すると、ベアリングの耐用年数が数万時間からわずか数百時間に短縮される可能性があります。このガイドでは、すべての手順を詳細に説明します。

フランジベアリングとは何ですか?標準ベアリングとの違いは何ですか?

フランジベアリングは、外輪に一体のフランジ (突出リムまたはカラー) を備えた転動体ベアリングです。このフランジは確実な軸方向位置決め機能として機能し、軸方向の保持をスナップ リング、サークリップ、または圧入のみに依存するのではなく、ベアリングをハウジングの機械加工面に設置できるようにします。

最も一般的な亜種は、 フランジ付きラジアルボールベアリング 深溝玉軸受と外輪のフランジを組み合わせたものです。これらのベアリングは、中程度のアキシャル (スラスト) 負荷容量で主にラジアル荷重 (シャフト軸に垂直な力) に対処します。これらはメートル法とインチ法の両方で利用でき、SKF、NSK、FAG、INA、Timken などの主要メーカーによって製造されています。

フランジ付きラジアル玉軸受の主な利点

• 簡略化された軸方向の位置: フランジはハウジングの面に押し付けられるため、多くの用途で別個の保持金具が不要になります。
• 取り付けと取り外しが簡単になりました: ベアリングは片側から押すことができ、ハウジングの穴に内部アクセスすることなく配置できます。
• より薄いハウジング壁が許可される: フランジは、ハウジングの深い穴や厚い肩を必要とせずに保持力を提供します。
• コンパクトな軸方向の設置面積: 小型ギアボックスや医療機器など、スペースに制約のあるアセンブリで特に価値があります
• 幅広い可用性: フランジ付きラジアルボールベアリング are stocked globally in hundreds of size combinations from 3mm bore to 50mm bore

一般的なフランジベアリング構成

フランジベアリングの取り付けに必要な工具と材料

作業を開始する前に適切な工具を揃えることで、取り付け中にベアリングを損傷する即席の方法を防ぐことができます。不適切な取り付けによるベアリングの損傷は、早期故障の主な原因です — SKF によると、ベアリングの初期故障の 16% 以上は不適切な取り付けが原因です .

• ベアリング取り付けツールセットまたはフィッティングツール: ベアリングの外径に一致 - プレス中に正しいリングに力を加えます
• アーバープレスまたは油圧プレス: しまりばめ取り付け用。制御された均一な力の適用にはハンマリングよりも好まれます
• ソフトフェイスマレットとベアリング取り付けスリーブ: プレスが利用できない場合の軽い圧入の場合 - スリーブは装着されるリングのみに接触する必要があります
• デジタルノギスまたはマイクロメーター: 取り付け前にシャフト径、ハウジング穴径、軸受寸法を確認するには
• ベアリングヒーターまたはホットプレート (誘導ヒーターが好ましい): しまりばめ内輪を備えたシャフトへの取り付けを容易にするためにベアリングを加熱します。
• 糸くずの出ないきれいな布と溶剤 (イソプロピル アルコールまたはブレーキ クリーナー): ハウジングのボア、シャフト、ベアリング表面の洗浄に
• 適切なグリスまたはオイル: 軸受の使用速度、温度範囲、負荷条件の適合
• トルクレンチ： フランジ取付金具を指定トルク値で締め付ける場合に使用します。
• 隙間ゲージ: 軸方向のすきまとハウジング面に対するフランジの着座を確認するには

設置前のはめあい公差の理解

はめあい公差は、フランジ ベアリングの取り付けにおいて技術的に最も重要な側面です。間違ったはめ合いは、ベアリングのクリープ (ゆるいはめ) または過剰な内部応力とラジアルすきまの減少 (きつすぎるはめあい) のいずれかを引き起こし、どちらも早期の破損につながります。

ハウジング穴はめあい（外輪）

ハウジングに取り付けられるフランジ付きラジアルボールベアリングの場合、外輪には通常、 移行またはすきまばめ 。フランジ自体が軸方向の位置を提供するため、ハウジングのボア嵌合に大きな干渉を与える必要はありません。フランジ付きベアリングの最も一般的なハウジング穴の公差は次のとおりです。 H7 （ISO規格）であり、軸受の標準外径公差（外輪外径のjs6またはk6）との中間ばめにわずかなすきまを設けています。

たとえば、フランジ付きラジアルボールベアリングには、 外径35mm H7 ハウジングのボアに取り付けられるベアリングのボア直径は 35.000mm ～ 35.025mm となり、その許容範囲内の実際のベアリング外径に応じて、0.009mm のクリアランスから 0.016mm のしめしろまでの範囲で適合します。

軸のはめあい（内輪）

軸のはめあいは内輪が荷重に対して回転するかどうかで決まります。回転内輪用途 (シャフトが回転する最も一般的なケース) の場合、 しまりばめ 内輪のクリープを防止するために必要です。一般的なシャフト公差は次のとおりです。 j5、k5、またはm5 小から中型のフランジ付きラジアルボールベアリングの軽から通常のラジアル荷重用。

ステップバイステップ: フランジベアリングの取り付け方法

フランジ付きラジアルボールベアリングを回転シャフトを備えたハウジングボアに取り付けるには、次の手順に従ってください。特定の構成が異なる場合は、手順を調整してください。

ステップ 1 — すべての合わせ面を検査して洗浄する

ハウジングのボア、ハウジングのフランジ座面、シャフト ジャーナルを糸くずの出ない布と溶剤で拭きます。古いグリース、腐食防止剤、加工片、破片などの痕跡をすべて取り除きます。たとえ 0.01mmの破片 軸受リングの下に閉じ込められると、位置ずれや応力集中が発生する可能性があります。ハウジングのボアにバリ、エッジの隆起、または表面の損傷がないかどうかを検査します。欠陥がある場合は、作業を進める前に細かいヤスリやヤスリで表面を整えます。

汚染物質の暴露を最小限に抑えるため、取り付ける直前までベアリングのパッケージを開けないでください。ベアリングは、清潔で乾いた手または清潔な手袋で取り扱ってください。

ステップ 2 — 測定ツールを使用して寸法を確認する

校正済みのマイクロメーターまたはデジタルノギスを使用して、ハウジングの内径、シャフトの直径、ベアリングの内径と外径を測定します。ベアリングの仕様と必要な公差を比較してください。ハウジングの内径は次のように測定されます。 35.000 ～ 35.011mm のベアリング外径の場合は 35.030mm は過剰なクリアランスを示します。ハウジングを再加工するか、より大きな外径公差を持つベアリングを選択する必要があります。接着剤だけで大きすぎるハウジングを補おうとしないでください。これは、負荷がかかると失敗する一時的な修正です。

ステップ 3 — オイルまたはアセンブリ潤滑剤の薄い膜を塗布します。

ハウジングの内径面と軸受外径にきれいな機械油を薄く塗布してください。これにより、取り付けに必要な力が軽減され、プレス加工時の軸受外輪表面のかじりを防止します。この目的にはグリースを使用しないでください。グリースの粘度により、ベアリングの着座を妨げる油圧抵抗効果が生じる可能性があります。

ステップ 4 — ベアリングをハウジングに押し込む

完全に取り付けたときにベアリングがハウジング面に収まるように、フランジが外側 (手前) を向くようにベアリングを向けます。正しいサイズの取り付けスリーブまたはベアリング取り付けツールを使用してください。 外輪のみ — 決してボールやケージを押し通さないでください。アーバー プレスを使用するか、光干渉ハウジング内の小型ベアリングの場合はベアリング スリーブが付いたソフトフェイス マレットを使用して、力を徐々に均等に加えます。

フランジがハウジング座面に完全に平らに接触するまでベアリングを押し込みます。ベアリングが完全に固定されると、抵抗の明らかな変化を感じたり聞いたりすることができます。 ベアリングをハンマーで直接叩かないでください — 保持器や転動体への 1 回の打撃でも、軌道にブリネリング状の圧痕が生じ、振動や早期故障の原因となる可能性があります。

ステップ 5 — 内輪にシャフトを取り付ける

しまりばめ内輪の場合は、ベアリングを加熱してください。 80°C ～ 100°C (176°F ～ 212°F) シャフトに滑らせる前に、誘導ヒーターまたはオイルバスを使用してください。 80°C では、内径 20mm のベアリング内輪は約 1 倍膨張します。 0.014mm — ほとんどの k5 または m5 公差シャフトに力をかけずにスライドさせるのに十分です。グリース潤滑の標準ベアリングでは、120°C を超えないようにしてください。高温になるとグリースが劣化し、ベアリング鋼の特性に影響を与える可能性があります。

加熱されたベアリングをシャフトの肩部に接触するまでシャフトに完全に押し込みます。シャフトを握るのに十分な温度になるまで、肩にしっかりと当てて保持します。通常は 2～5分 。内輪を冷間プレスする必要がある場合は、内輪面のみに接触する取り付けスリーブを使用し、アーバプレスでプレスしてください。

ステップ 6 — フランジの着座と軸方向のすきまを確認する

取り付け後、隙間ゲージを使用して、フランジがハウジング面に対して完全かつ均一に固定されていることを確認します。以上のギャップ 0.05mm フランジ周囲のどの点でも、ベアリングがコックされているか、完全に押し込まれていないことを示します。続行する前にこれを修正してください。コック付きフランジ付きラジアルボールベアリングは不均一な軌道荷重を生成し、耐用年数を大幅に短縮します。

シャフトがスムーズに回転することを手で確認してください。ベアリングは、粗さ、固着、過度の軸方向の遊びがなく、スムーズに回転する必要があります。正しく取り付けられた締まりばめベアリングでは、ある程度の手で締めた抵抗は正常です。

ステップ 7 — フランジを固定し、最終潤滑剤を塗布します

アプリケーションでボルト締めフランジ保持 (ピロー ブロック スタイルのフランジ付きユニットで一般的) を使用する場合は、取り付けファスナーを取り付けて、メーカー指定のトルクで十字パターンで締め付けます。一般的な M8 フランジ付きベアリング ハウジング ボルトの場合、締め付けトルクは一般的に次のとおりです。 18～25Nm ネジのグレードとハウジングの材質によって異なります。

オープン（シールドなし）フランジ付きラジアルボールベアリングの場合は、ハウジングを閉じる前に正しい量のグリースをベアリングに詰めてください。グリース潤滑ベアリングの一般的なガイドラインは、 空き容量の 30 ～ 50% ベアリングとハウジング内。過剰に充填すると、撹拌による過剰な発熱が発生します。グリースが塗布されたシールドベアリングは、取り付け時に追加の潤滑を必要としません。

フランジ付きラジアルボールベアリングの取り付けに関する特別な考慮事項

薄壁または柔らかいハウジングへの設置

軽量化が優先される軽機械では、アルミニウムおよびプラスチックのハウジングが一般的です。これらの材料は鋼よりも降伏強度が大幅に低いため、フランジ付きラジアルボールベアリングをアルミニウムハウジングに締りばめで押し込むと、ハウジングの穴が変形したり、材料に亀裂が入ったりする危険があります。ソフトハウジングの場合は、 トランジションフィット (H7/js6) 外輪外径上のベアリング保持コンパウンド (Loctite 638 または同等品など) の薄層と組み合わせます。これにより、機械的ストレスを与えることなく適切な保持力が得られます。保持用コンパウンドが完全に硬化するまで待ちます。通常は 室温で24時間 — 運用負荷を適用する前。

スルーホールとブラインドホールのハウジングの取り付け

スルーホールハウジングに取り付けられるフランジ付きベアリングは、最も簡単に取り付けられるという利点があります。ベアリングは、固定されるまでフランジ側から押し込むことができます。止まり穴ハウジング (ボアの底が閉じている) では、ハウジングの深さがベアリングの幅に正確に適合するように機械加工されていることを確認し、 クリアランス0.1～0.2mm フランジが面に完全に着座する前に、ベアリングのフランジのない端が底に落ちるのを防ぎます。

ペアまたは二重フランジ ベアリングの取り付け

一部のシャフト アセンブリでは、双方向のアキシアル荷重に対処するために、2 つのフランジ付きラジアル ボール ベアリングを対向構成で使用します。この配置では、一方のベアリングがシャフトを軸方向に配置し (固定端)、もう一方のベアリングが軸方向にわずかに浮くようにします (浮動端)。固定端のフランジ付きベアリングは、フランジとシャフトの肩部またはスナップ リングによって完全に保持されます。フローティングエンドベアリングは、わずかに緩めのハウジングフィットを使用します。通常、 H8公差 — ベアリングに軸方向の応力を引き起こすことなく、シャフトの熱膨張を許容します。

フランジ ベアリングの取り付けに関するよくある間違いとその回避方法

以下のエラーは、現場でのメンテナンスやエンジニアリングの現場で遭遇する早期のフランジ付きベアリングの故障の大部分を占めています。

フランジ付きラジアル玉軸受の潤滑剤の選択

軽負荷から中負荷の用途で使用されるフランジ付きラジアルボールベアリングのほとんどは、工場でグリースが塗布され、二重シールドされた状態で出荷されるため、取り付け時に追加の潤滑油を塗布する必要はありません。ただし、オープンベアリングと再潤滑シールタイプの場合は、潤滑剤を慎重に選択する必要があります。

• 汎用アプリケーション (0°C ～ 80°C、中程度の速度): リチウムベースの NLGI グレード 2 グリース - ほとんどのフランジ付きラジアル ボール ベアリングの業界標準
• 高速用途 (ベアリングの限界速度の 70% 以上): NLGI グレード 1 または低粘度オイル潤滑により撹拌損失を低減
• 高温用途 (120°C 以上): 高温定格を備えたポリウレアまたは合成エステルベースのグリース
• 食品加工または医療機器: NSF H1 規格の食品グレード グリース (白色鉱油ベース、アルミニウム複合増ちょう剤)
• 低温環境（-20℃以下）： 低温動作向けに評価された合成 PAO またはシリコーンベースのグリース

フランジベアリングを取り外して交換する方法

フランジ付きラジアルボールベアリングの利点の 1 つは、フランジがグリップ面を提供するため、一般に標準の圧入円筒ベアリングよりも取り外しが簡単であることです。

1. まずはシャフトを外します 可能であれば、ハウジングからベアリングを取り外す前に、内輪を通してシャフトを引き抜いてください。
2. ベアリングプーラーまたは止まり穴プーラーを使用する 外輪またはフランジ面に引き抜き力を加えるため、軸受をハウジングから取り外すときに内輪または保持器を絶対に引っ張らないでください。
3. 保持剤で接着されたベアリングの場合、 接着剤を柔らかくするためにハウジング (ベアリングではなく) に局所的な熱を加えます。通常は 150℃～200℃ ほとんどのベアリング保持コンパウンドにはこれで十分です。
4. 取り外したベアリングを点検します 再使用するか交換するかを決定する前に、軌道面の摩耗、穴あき、剥離、または変色の兆候がないか確認してください。一般に、 使用から外されたベアリングは必ず交換してください 重要な用途では、新しいベアリングのコストは、再利用されたベアリングの故障による 2 回目の取り外しのコストよりもはるかに低くなります。
5. ハウジングのボアとシャフトジャーナルを検査して再調整します 交換用ベアリングを取り付ける前に — 故障したベアリングによるこれらの表面の損傷は、対処しないと繰り返し故障を引き起こす一般的な原因となります。