アンギュラ玉軸受とは何ですか?その仕組み、種類、用途は何ですか?

アンギュラ玉軸受の動作原理

動作原理を理解する アンギュラ玉軸受の始まり ベアリングの他のすべての性能特性を基本的に制御するのはこの幾何学的パラメータであるためです。標準の深溝玉軸受では、玉と両方の軌道面との接触はほぼ半径方向であり、これは、内側軌道接触点、玉中心、および外側軌道接触点の間の荷重伝達線が軸受軸に対してほぼ垂直であることを意味します。このような軸受の軌道形状は、ラジアル荷重には効果的に抵抗しますが、ボールと軌道の接触形状には、軸方向の力に抵抗するための大きな投影面積が軸方向に存在しないため、アキシアル荷重に対する抵抗力は限られています。

接触角の重要性

で アンギュラコンタクトベアリングの設計 、内側と外側の軌道溝は軸受軸に沿って非対称に配置されており、内側と外側の溝の中心面の間にオフセットが生じます。ボールがこれらのオフセット溝に位置すると、ボールの内側と外側の軌道接触点を結ぶ線はラジアル面に対して接触角で傾きます。この傾きは、ベアリングの負荷容量が接触角に応じてラジアル方向とアキシャル方向に分配されることを意味します。 接触角が増加すると、軸方向で利用可能なベアリングの負荷容量の割合が増加しますが、ラジアル負荷容量は比例して減少します。

具体的には、接触角がαの軸受の場合、アキシャル荷重容量はsin(α)に比例し、ラジアル荷重容量はcos(α)に比例します。接触角 15 度では、sin(15°) は 0.259、cos(15°) は 0.966 に等しく、中程度のアキシアル容量を備えたラジアル荷重に対して主に最適化されたベアリングであることを示しています。接触角 40 度では、sin(40°) は 0.643、cos(40°) は 0.766 に等しく、軸方向の負荷容量の割合が大幅に高いことを示しています。 40 度の接触角は、一方向に大きな切削力がかかる工作機械のスピンドルやネジ式アクチュエータのスラスト ベアリングなど、アキシアル荷重が主な設計要因であるアプリケーションの標準的な選択です。

でternal Raceway Displacement Along the Bearing Axis

アンギュラ玉軸受の内溝中心面と外溝中心面との間のオフセットは、合成軸受力の作用線が軸受の幾何学的中心からずれた軸受軸上の点を通過することを意味します。この変位した荷重作用点は、ベアリングの圧力中心または有効荷重中心と呼ばれます。単列アンギュラ玉軸受の場合、受圧中心はアキシアル荷重が作用する側の軸受幅の外側に位置します。この圧力中心の変位は、特にペアのベアリング構成において、ベアリング配置の設計に重大な影響を及ぼします。これは、システム内の 2 つのベアリングの圧力中心間の距離が有効ベアリング スパンを決定し、したがってシステムの剛性とシャフトに誘発されるモーメント反力が決まるためです。

ラジアル荷重とアキシアル荷重を組み合わせた荷重処理

アンギュラ玉軸受は、各玉とその軌道面との間の接触荷重線の傾斜を通じて合成荷重に対処します。ラジアル荷重とアキシアル荷重の組み合わせがベアリングにかかる​​と、荷重がかかる各ボールと軌道の接触点での合力には、傾斜した接触形状によって分解されるラジアル成分とアキシアル成分の両方が含まれます。複合荷重を処理するベアリングの能力は、等価動的荷重によって定量化されます。これは、実際の複合荷重と同じベアリング疲労寿命を生み出す計算された単軸荷重です。動等価荷重 P は、P = X × Fr Y × Fa として計算されます。ここで、Fr はラジアル荷重、Fa はアキシアル荷重、X と Y は、接触角とアキシアル荷重とラジアル荷重の比率に依存するラジアル荷重係数とアキシアル荷重係数です。純粋なアキシアル荷重条件下での接触角 40 度の場合、Y 係数は 0.6 に近づきます。これは、アキシアル荷重容量が基本動定格荷重 C の約 67 パーセントであることを意味し、接触角 15 度の軸受の Y 係数約 1.0 よりも大幅に高くなります。

アンギュラ玉軸受の種類

アンギュラ玉軸受 いくつかの構造構成で製造されており、それぞれが荷重の方向、スペースの制約、取り付け要件のさまざまな組み合わせに合わせて最適化されています。特定の用途に適したベアリングを選択するには、各タイプの特性を理解することが不可欠です。

単列アンギュラ玉軸受

の 単列アンギュラ玉軸受 アンギュラコンタクトベアリングファミリーの基本的かつ最も広く使用されている構成です。これは、オフセットされた内側と外側の軌道溝内を走行する単一列のボールで構成され、ボールの間隔と負荷容量の分布を定義する特徴的な接触角を維持するための保持器が付いています。単列アンギュラ玉軸受の主な特徴は次のとおりです。

• 高速機能: の low mass and well defined contact geometry of the single row design, combined with precision manufacturing tolerances, allow operation at very high rotational speeds. The speed limit of a single row angular contact ball bearing is expressed as the product of the bore diameter in millimeters and the speed in rpm (the DN value), with values up to 3 million DN achievable in precision grade oil lubricated designs.
• 一方向アキシアル荷重容量: 単列アンギュラ玉軸受は、一方向にのみアキシアル荷重を受けることができます。つまり、外輪軌道 (または軸受の向きによっては内輪軌道) の高い肩部に対して玉が荷重を受ける方向です。アプリケーションで両方向のアキシアル荷重のサポートが必要な場合は、2 つの単列ベアリングをペア配置で使用するか、別のベアリング タイプを選択する必要があります。
• 精度と剛性: 単列アンギュラ玉軸受は、精密グレード (ABEC 5、7、9 または ISO P5、P4、および P2) で製造されており、精密スピンドル用途に必要な寸法精度と回転精度を備えています。ペアの配置で適切に予圧されると、優れた剛性と位置決め精度が得られます。

単列アンギュラ玉軸受は一方向のアキシアル荷重のみを支持できるため、事実上すべての実際の用途では別の軸受と組み合わせる必要があります。 3 つの標準的なペアリング配置が使用されます。

• 背中合わせの配置 (DB): の two bearings are mounted with their high shoulders facing away from each other (back to back). This arrangement results in a wide effective span between the pressure centers, providing high tilting moment resistance and making the arrangement suitable for applications where overhanging loads create significant bending moments on the shaft.
• 対面配置（DF）： の two bearings are mounted with their high shoulders facing each other (face to face). This arrangement results in a narrow effective span and is more tolerant of shaft misalignment than the DB arrangement, making it suitable for shafts that may deflect under load or where mounting accuracy is limited.
• タンデム配置（DT）： 両方のベアリングは同じ方向に取り付けられているため、アキシアル荷重容量は一方向に加算されます。この配置は、単一のベアリングでは一方向に必要なアキシアル荷重を支えるのに不十分な場合に使用され、2 番目のベアリングをタンデムに追加してアキシアル荷重容量を 2 倍にします。タンデム配置では、反対方向の軸方向荷重に耐えることができないため、両方向の軸方向拘束を提供するには別のベアリングと組み合わせる必要があります。

複列アンギュラ玉軸受

の 複列アンギュラ玉軸受 単一の軸受エンベロープ内に 2 列のボールが組み込まれており、同じ外輪と穴内で 2 つの単列軸受を背中合わせまたは向かい合わせの配置で効果的に組み合わせています。この設計は、スペースの制約により 2 つの別個の単列ベアリングを使用できない場合や、取り付けを容易にして組み立ての複雑さを軽減するために単一のベアリング ユニットのシンプルさが望ましい場合に、大きな利点をもたらします。複列アンギュラ玉軸受は、その 2 列が逆の接触角で配向されているため、本質的に両方向のアキシアル荷重をサポートします。スペース効率の観点から見ると、複列アンギュラ玉軸受は通常、同等の容量の 2 つの別個の単列軸受に必要な軸方向のスペースの 30 ～ 40 パーセントを節約できるため、コンパクトなスピンドル設計や外囲器の寸法が重要な計器用軸受に推奨されます。

四点接触アンギュラ玉軸受

4点接触アンギュラ玉軸受 独自の軌道設計を採用しており、各ボールが内外軌道の両方に 2 点で同時に接触し、ボールごとに 4 つの接触点 (内軌道に 2 つ、外軌道に 2 つ) が形成されます。この設計は、ボール半径よりわずかに小さい曲率半径を持つゴシック アーチ軌道プロファイルを使用することによって実現され、標準的な円弧溝の単一の中央接触ではなく、各軌道表面に 2 つの別々の接触点が作成されます。 4 点接触設計により、単列軸受は、非常にコンパクトな軸方向包絡線を維持しながら、標準の単列アンギュラ玉軸受では達成できない両方向のアキシアル荷重を同時に受けることができます。 4 点接触ベアリングのアキシアル幅単位あたりのアキシアル荷重容量は、同じ内径と外径の標準的な単列アンギュラ玉軸受のアキシアル荷重容量よりも大幅に高いため、この設計は、旋回リング、ターンテーブルベアリング、および薄い断面で両方向の高いアキシアル荷重に対応する必要があるその他の用途に推奨されます。 4 点接触設計の制限は、各軌道面で同時に 2 点接触するため、各接触点でより高い内部応力が発生し、高速回転でより多くの熱が発生し、標準の 1 列設計と比較して最高速度定格が制限されることです。

アンギュラ玉軸受 製品シリーズ：7000、7200、7300

の dimensional series designation system for angular contact ball bearings follows the ISO bearing designation framework in which the first digit of the bearing number indicates the dimensional series (the relationship between bore diameter and outer diameter) and the contact angle is specified separately. The three main standard series for angular contact ball bearings in general industrial and precision applications are the 7000, 7200, and 7300 series, which represent light, medium, and heavy dimensional series respectively.

7000シリーズ アンギュラ玉軸受 は、通常約 15 度の小さな接触角で設計された高精度、高速の単列ベアリングで、負荷容量よりも速度と精度が重要な用途に最適です。最適化された内部形状により摩擦と発熱が低減され、優れた剛性と寸法安定性を維持しながら、非常に高い回転速度でも安定した性能が可能になります。精密な製造と高品質の素材のおかげで、これらのベアリングは低振動と騒音で動作するため、スムーズな動作と精度が不可欠な CNC 工作機械のスピンドル、精密モーター、医療機器、および高速自動化システムに特に適しています。

7200シリーズアンギュラ玉軸受 通常は 20 ～ 30 度のより大きな接触角で設計されており、アキシャル荷重容量とラジアル荷重容量の間でバランスのとれた性能を提供します。この設計により、ベアリングは高速条件下でも安定性を維持しながら、両方向の大きなアキシアル荷重を支えることができます。 7200 シリーズは、強力な剛性、制御された熱膨張、正確な公差レベルを備えており、精度と耐久性の両方を必要とする厳しい環境でも確実に機能します。これらのベアリングは、複合負荷と一貫した性能が必要とされる高精度工作機械スピンドル、産業用モーター、自動生産ライン、ロボット システムで広く使用されています。

7300シリーズ アンギュラ玉軸受 はヘビーデューティー用途向けに設計されており、約 30 度の大きな接触角を備えているため、かなりの軸方向荷重に耐え、高荷重条件下でも確実に動作します。高品質の鋼材と高度な製造プロセスを組み合わせた堅牢な構造により、過酷な使用環境でも優れた剛性、耐疲労性、長寿命が保証されます。これらの軸受は、高速および高温下でも安定した性能を維持するため、高い負荷容量と長期間の動作安定性の両方が要求される大型工作機械システム、重産業機器、航空宇宙用途、および精密機械に最適です。

シリーズ	次元シリーズ	一般的な接触角	速度性能	負荷特性	主な用途
7000シリーズ	エクストラライト(00)	15度	非常に高い (最大 300 万 DN)	高ラジアル、中程度のアキシャル	CNCスピンドル、精密モーター、医療機器
7200シリーズ	ライト(02)	20度から30度	高 (最大 200 万 DN)	平衡結合荷重	工作機械スピンドル、産業用モーター、ロボット工学
7300シリーズ	ミディアム(03)	30度	中 (最大 150 万 DN)	高いアキシアル荷重容量	重工作機械、航空宇宙、産業機器

アンギュラ玉軸受の技術仕様

アンギュラ玉軸受 寸法精度、走行精度、表面仕上げ、材料特性を管理する注意深く管理された技術仕様に従って製造されています。これらの仕様を理解することは、要求の厳しい用途の精度と性能要件を満たすベアリングを選択するために不可欠です。

精度クラス: ABEC および ISO 規格

精密用途向けのアンギュラ玉軸受は、北米では ABEC (アニュラーベアリング技術者委員会)、世界的には ISO (国際標準化機構) によって定義された精度公差クラスに従って製造されています。精度等級は、穴径、外径、幅、内輪と外輪のラジアル振れ、軸受面のアキシアル振れの公差を定義します。標準精度クラスは精度の昇順で次のとおりです。

• ABEC 1 (ISO ノーマルまたは P0): 一般産業用途向けの標準精度で、位置精度が重要な要件ではないほとんどのモーター、ポンプ、および一般機械に適しています。
• ABEC 3 (ISO P6): 寸法精度と走り精度の公差が厳しくなり、精度クラスが向上し、標準より優れた寸法管理とラジアル振れの低減が必要な用途に使用されます。
• ABEC 5 (ISO P5): 工作機械スピンドル、精密モーター、および回転精度と寸法再現性が重要なその他の用途向けの精度クラス。 ABEC 5 ベアリングの内輪のラジアル振れ許容差は 5 マイクロメートル程度です。
• ABEC 7 (ISO P4): 要求の厳しい工作機械スピンドル用途や精密機器向けの高精度クラス。ラジアル振れの公差は約 2.5 マイクロメートルに低減され、それに応じて内径と外径の公差も厳しくなります。 ABEC 7 および ABEC 9 アンギュラ玉軸受は、サブミクロンの位置精度が要求される高精度研削盤および三次元測定機のスピンドルの標準仕様です。
• ABEC 9 (ISO P2): 最も要求の厳しいジャイロスコープ、精密機器、超高速スピンドル用途向けの超精密クラスで、半径方向の振れ許容差は 1 マイクロメートル程度です。

ケージの材質: スチール、真鍮、ポリアミド

の cage in an angular contact ball bearing maintains the circumferential spacing of the balls, guides the balls during rotation, and distributes lubricant within the bearing. Cage material selection has a significant effect on the bearing's speed capability, operating temperature range, and compatibility with different lubrication systems:

• プレス鋼製保持器: の most common cage material for standard and medium precision angular contact ball bearings. Steel cages are strong, dimensionally stable, and compatible with both grease and oil lubrication over a wide temperature range from approximately -40 degrees Celsius to 150 degrees Celsius. Their higher mass compared to polyamide cages limits their use in the highest speed applications.
• 真鍮（削り出し）保持器： 機械加工された真鍮製保持器は、工作機械のスピンドルや高温用途向けの精密グレードのアンギュラ玉軸受に使用されます。真鍮は寸法安定性があり、熱伝導性に優れ、200℃までの油潤滑に適しています。真鍮製保持器の質量は、ポリアミドよりも大きいですが、同等の断面の鋼製保持器よりも小さいです。
• ポリアミド (成型) ケージ: でjection molded polyamide (nylon) cages are the preferred choice for very high speed applications because their low density (approximately one seventh that of steel) significantly reduces centrifugal loading on the cage and the ball to cage contact forces at high rotational speeds. Polyamide cages are compatible with grease lubrication and non aggressive oil lubrication up to approximately 120 degrees Celsius, limiting their use in high temperature applications.

潤滑方法: グリースとオイル システム

の lubrication system of an angular contact ball bearing has a profound effect on its operating temperature, speed limit, and service life. Two primary lubrication methods are used in practice:

• グリース潤滑： グリース潤滑アンギュラ玉軸受は、外部の給油、ポンプ、再循環システムを必要としないため、支持システムの要件がより簡単です。低基油粘度（摂氏 40 度で 15 ～ 50 cSt）と適切な増粘剤（通常はリチウム複合体またはポリ尿素）を備えた精密グレードの高速グリースが使用されます。グリース潤滑は、アンギュラ玉軸受の最大約 150 万までの速度パラメータ (DN 値) に適しています。これを超えると、グリースの発熱が放熱能力を超え、グリースが急速に劣化します。グリース潤滑ベアリングは工場で事前に充填されており、一般的な用途での通常の耐用年数の間、ユーザーによるメンテナンスは必要ありません。通常、再グリースが必要になるまでに数千時間の耐用年数に達します。
• オイル潤滑（循環オイルとエアオイルミスト）： グリース速度制限を超えて動作する研削スピンドルや精密マシニング センターなどの非常に高速な用途では、オイル潤滑が必要です。オイル潤滑には 2 つの方法が使用されます。1 つはオイルミスト潤滑で、細かい霧状の油滴が空気の流れによって軸受内に運ばれます。もう 1 つはオイルエア潤滑 (最小量潤滑とも呼ばれます) で、正確に計量された少量のオイルが圧縮空気キャリアによって規定の時間間隔でベアリングに供給されます。エアオイル潤滑システムは、ベアリング接触ゾーンから熱を取り除き、潤滑膜の熱破壊を防ぐ新鮮なオイルを継続的に供給することで、アンギュラ玉軸受の DN 値 200 万から 300 万を維持できます。これはグリース潤滑限界の 2 倍以上です。

アンギュラ玉軸受の用途

の combination of high speed capability, precision, and combined load bearing capacity makes angular contact ball bearings the standard choice across a wide spectrum of demanding rotating machinery applications. The following sections describe the principal application areas and the specific bearing requirements each presents.

工作機械スピンドル

工作機械のスピンドルは、精密アンギュラ玉軸受にとって最も技術的に要求が高く、商業的に最も重要な応用分野を代表しています。スピンドルは、同時に非常に高い回転精度を達成し（高精度のワークピースを製造するため）、高速回転速度で動作し（最新の超硬およびセラミック切削工具で最適な切削速度を達成するために）、機械加工中に生成される半径方向および軸方向の複合切削力に耐え、広い動作温度範囲にわたって寸法安定性を維持し、数万動作時間の耐用年数を達成する必要があります。アンギュラ玉軸受は、正しく指定されればこれらの要件をすべて満たし、フライス加工、旋削、研削、穴あけ、ボーリングなど、ほぼすべての種類の工作機械スピンドルで使用されます。

で a typical machining center spindle, two or three angular contact ball bearings in a DB or tandem face arrangement at the front, with a single floating bearing at the rear, provide the high rigidity and high speed support required. Front bearings are preloaded to maximize stiffness; the rear bearing floats axially to accommodate thermal expansion.

ポンプとコンプレッサー

遠心ポンプとコンプレッサーは、アンギュラ玉軸受を使用して、ローターの不均衡、流体反力、インペラ全体の圧力差によるラジアル荷重とアキシアル荷重の組み合わせに対してインペラシャフトをサポートします。腐食性流体を扱うポンプでは、窒化ケイ素ボールを備えたセラミックハイブリッドアンギュラ玉軸受が、過酷な流体環境での信頼性の高い使用に必要な耐食性を提供します。

自動車システム

アンギュラ玉軸受は、複数の自動車サブシステムで重要な機能を果たします。自動車のホイール ハブ ユニット (特に前輪駆動ハブ) では、複列構成のアンギュラ玉軸受が、車両重量によるラジアル荷重と、荷重がかかるホイールで車両の静的重量の数倍に達する可能性があるコーナリング フォースによるアキシアル荷重の合計を支えます。自動車用オルタネーターと電動パワーステアリングモーターのベアリングは、高精度アンギュラ玉軸受を使用して、低騒音、長寿命、ヘリカルギアの歯の力とベルトの張力荷重によって生成されるアキシアル荷重成分に耐える能力の組み合わせを実現しています。

高速モーターとタービン

高速電気モーター、ガスタービン、ターボチャージャーは、最高精度と最適化された潤滑を備えたアンギュラ玉軸受のみが信頼性の高いサービスを提供できる速度で動作します。ターボチャージャーのベアリングは、最大 300,000 rpm のシャフト速度、排気ガス側からの高温、およびラジアル荷重とアキシアル荷重の大きな変動下で動作します。窒化ケイ素セラミックボールを備えた特殊なアンギュラコンタクトボールベアリングは、現代のターボチャージャー設計の標準となっています。セラミックボールの質量が小さく硬度が高いため、遠心荷重と接触応力が軽減され、全鋼製設計と比較して耐用年数が大幅に延長されます。

アンギュラ玉軸受の選定とメンテナンス

正しい選択 アンギュラ玉軸受 アプリケーションの負荷条件、速度要件、スペースの制約、精度要件、および環境条件の体系的なエンジニアリング分析が必要です。不適切な選択は、使用中のベアリングの早期故障の最も一般的な原因であり、次のフレームワークは、適切な選択プロセスの重要な手順をカバーしています。

動等価荷重の計算

の fundamental starting point for angular contact ball bearing selection is the calculation of the equivalent dynamic load, which converts the actual combined radial and axial load acting on the bearing into a single equivalent radial load that can be compared with the bearing's basic dynamic load rating. The formula is P = X × Fr Y × Fa, where X is the radial load factor and Y is the axial load factor from the bearing manufacturer's catalog for the specific contact angle and load ratio. Once the equivalent dynamic load P is calculated, the basic rating life L10 (in millions of revolutions) can be determined as L10 = (C/P)^3, where C is the basic dynamic load rating. For a required service life in hours, the required load rating can be back calculated to verify that the selected bearing provides adequate fatigue life at the operating speed and load.

剛性を高めるための予圧方法

予圧とは、アンギュラ玉軸受ペアに内部軸方向力を加えて内部すきまを除去し、転動体に圧縮予圧を加えて、軸受システムの接触剛性を高めることです。精密スピンドル用途では、システムの剛性を最大化し、切削負荷時のシャフトのたわみを最小限に抑えるために、予圧は不可欠です。次の 2 つのプリロード方法が使用されます。

• 位置予圧 (リジッド予圧): の preload is set by controlling the axial displacement between the inner and outer rings of the bearing pair through precise spacer lengths. Positional preload provides very high and well defined stiffness but can be affected by differential thermal expansion of the shaft and housing, which can increase the preload unpredictably at elevated temperatures. Positional preload is used in high precision grinding spindles and other applications where maximum stiffness is essential.
• スプリングプリロード (定荷重プリロード): コイル スプリングまたは皿スプリングを使用してベアリング ペアに一定の軸方向の力を加え、温度やシャフトのたわみに関係なく、規定の予荷重レベルを維持します。スプリングプリロードは動作中の寸法変化に対する耐性が高く、最大剛性よりも熱安定性と動作温度範囲全体にわたる一貫したプリロードが重要な用途に適しています。 工作機械スピンドルのアンギュラ玉軸受のばね予圧レベルは、通常、内径 20 ～ 80 ミリメートルの精密スピンドル軸受では 50 ～ 500 ニュートンの範囲にあり、具体的な値は、用途に許容できる剛性と発熱のトレードオフによって決まります。

でstallation Best Practices

ベアリングの予想耐用年数を達成するには、正しい選択と同じくらい正しい取り付けが重要です。アンギュラ玉軸受の主な取り付け方法は次のとおりです。

1. 精密ベアリングは清潔で乾燥した工具で取り扱い、清潔な環境で作業してください。 取り付け中に混入した小さな汚染粒子であっても、精密グレードのベアリングの精密に仕上げられた軌道面に早期の摩耗や疲労を引き起こす可能性があります。
2. 取り付け中に転動体を通して力を加えないでください。 圧入される軌道輪には常に取付力がかかる必要があります。軸にしまりばめをする場合は、内輪に取付力を加えてください。ハウジングに締りばめを行う場合は、外輪に力を加えてください。転動体を介して力が加わると、軌道面にブリネリング損傷が発生し、走行精度が低下し、振動が増加します。
3. ペアになっているベアリングの向きが正しいことを確認してください。 単列アンギュラ玉軸受には、外輪に接触角の方向を示す識別マークが付いています。配置が正しく機能するには、ペアのベアリングが正しい向き (指定どおりに背中合わせ、向かい合わせ、またはタンデム) である必要があります。向きが正しくないペアは、配置の一方の側で重大な過負荷がかかり、もう一方の側では負荷が解除されます。
4. しまりばめで大型のベアリングを取り付ける場合は、誘導加熱を使用します。 ボア径が約 60 ミリメートルを超えるベアリングの場合、誘導加熱により内輪を周囲温度より約 80 ～ 100 度高い温度に膨張させ、しまりばめでシャフトに取り付ける標準的な方法であり、冷えたリングをシャフトに押し付けることによる機械的損傷のリスクを回避します。

振動と温度の監視

使用中のアンギュラ玉軸受の状態監視により、故障が進行する前に故障の発生を早期に警告できるため、緊急停止ではなく計画的なメンテナンス間隔が可能になります。次の 2 つの主要な監視パラメータが使用されます。

• 振動モニタリング: ベアリングハウジングに取り付けられた加速度計は、ベアリングの故障が進行するにつれて特徴的に変化する振動スペクトルを測定します。アンギュラ玉軸受の特有の欠陥周波数 (外輪のボール通過周波数、内輪のボール通過周波数、ボールの回転周波数、および保持器の周波数) は、軸受の形状と回転速度から計算でき、振動スペクトルにおけるこれらの周波数成分の傾向を分析することで、致命的な故障事象が発生する前に、軌道面の疲労、転動体の損傷、および保持器の摩耗を早期に検出できます。
• 温度監視: ベアリングの動作温度の上昇は、潤滑の劣化、過剰な予圧、または進行中の機械的損傷の信頼できる指標です。 の normal operating temperature of a well lubricated angular contact ball bearing in a machine tool spindle is typically 10 to 30 degrees Celsius above ambient, and a sustained temperature increase of more than 10 degrees Celsius above the established baseline should trigger investigation of the cause before the bearing is allowed to continue in service.

アンギュラ玉軸受に関するよくある質問

アンギュラ玉軸受と深溝玉軸受の違いは何ですか?

の fundamental difference between angular contact ball bearings and deep groove ball bearings lies in the raceway geometry and therefore in the direction and magnitude of loads each type can carry. Deep groove ball bearings have symmetrical, relatively deep raceways in which the ball contacts the inner and outer raceways nearly radially, giving good radial load capacity and the ability to carry moderate bidirectional axial loads from the self centering geometry of the deep groove. Angular contact ball bearings have asymmetrical, shallower raceways offset along the bearing axis to create the contact angle, giving higher axial load capacity in the direction of the contact angle but limiting axial load capacity in the opposite direction. Angular contact ball bearings are also capable of higher precision grades and are designed for preloaded paired arrangements that deep groove ball bearings generally are not, making angular contact designs the choice for applications requiring maximum system stiffness and positional accuracy.

高速用途に最適な接触角はどれくらいですか?

最大回転速度が主な要件であるアプリケーションの場合、利用可能な最小の接触角が最高のパフォーマンスを提供します。 7000 シリーズで使用されている 15 度の接触角により、ボールの回転に抵抗し、高速での熱を発生させるボールのジャイロ力が最小限に抑えられます。また、接触角が小さいと、接触荷重の方向がよりラジアルに近くなり、高速回転時のボールと軌道の間の滑り差が最小限に抑えられます。非常に高い DN 値では、従来の 15 度設計であっても、セラミック ボールと最適化されたケージ形状を備えた特殊な設計に置き換えられます。高速でもかなりのアキシアル荷重を運ぶ必要がある場合、25 度の接触角がアキシアル容量と速度性能の間の最良の妥協点です。 40 度の接触角は、アキシャル荷重要件が絶対に必要であり、その結果生じるより高い動作温度が許容される場合にのみ、高速用途で使用する必要があります。

アンギュラ玉軸受は双方向のアキシアル荷重に耐えられますか?

単列アンギュラ玉軸受は、一方向のアキシアル荷重、つまり軌道の高い肩に玉が当たる方向のアキシアル荷重のみを支えることができます。逆方向のアキシアル荷重には耐えられません。双方向のアキシアル荷重をサポートするには、設計者は 3 つの選択肢のうちの 1 つを使用する必要があります。背中合わせ (DB) または対面 (DF) に配置された単列アンギュラ玉軸受の対応するペア、対向する 2 つの列を 1 つのユニット内で組み合わせた複列アンギュラ玉軸受、またはゴシック アーチ軌道形を使用して単列構成で双方向のアキシアル荷重支持を実現する 4 点接触アンギュラ玉軸受です。これらの代替品はそれぞれ、剛性、速度性能、スペース要件の点で異なる特性を備えており、アプリケーションの特定の負荷、速度、寸法要件に基づいて選択する必要があります。

アンギュラ玉軸受の選び方は？

の selection of angular contact ball bearings for a specific application follows a structured process that begins with defining the application requirements and progresses through a series of decisions to arrive at the correct bearing specification. The key selection steps are as follows:

負荷条件を定義します。 動作条件の全範囲にわたって、衝撃、振動、または偏心荷重による動的荷重の増幅を含む、ラジアル荷重、アキシアル荷重、およびモーメント荷重の大きさと方向を決定します。

接触角を選択します。 アキシアル荷重とラジアル荷重の比率に基づいて接触角を選択します。荷重比 Fa/Fr が 0.35 未満の場合は、通常、15 ～ 20 度の接触角が適切であることを示します。 0.35 ～ 0.75 の比率は、25 ～ 30 度の角度を示します。 0.75 を超える比は、40 度の接触角が優れた軸方向荷重容量として評価されるべきであることを示します。

配置を選択します: アキシアル荷重方向の要件と設置スペースに基づいて、1列ペア、2列、4点接触のいずれが適切であるかを決定します。

速度性能を確認します。 アプリケーションの DN 値を計算し、選択した軸受シリーズと潤滑方法が十分なマージンを持って必要な速度をサポートしていることを確認します。

ベアリングの寿命を確認します。 メーカーカタログより等価動荷重と基本動定格荷重より基本定格寿命を算出します。計算された寿命がアプリケーションの耐用年数要件を満たしていない場合は、より大きなベアリングまたはより高い定格荷重のシリーズを選択してください。

参考：

Harris T A、Kotzalas M N. 転がり軸受解析: 軸受技術の基本概念。第5版ボカラトン: CRC プレス; 2006年。

Harris T A、Kotzalas M N. 転がり軸受解析: 軸受技術の高度な概念。第5版ボカラトン: CRC プレス; 2006年。

でternational Organization for Standardization. ISO 15:2017: Rolling Bearings — Radial Bearings — Boundary Dimensions, General Plan. Geneva: ISO; 2017.

でternational Organization for Standardization. ISO 281:2007: Rolling Bearings — Dynamic Load Ratings and Rating Life. Geneva: ISO; 2007.

でternational Organization for Standardization. ISO 76:2006: Rolling Bearings — Static Load Ratings. Geneva: ISO; 2006.

Jiang B、Zheng L、Wang M. ラジアル荷重とアキシアル荷重を組み合わせた条件下でのアンギュラ玉軸受の性能解析。トライボロジー・インターナショナル。 2014;75:112 ～ 121。

Jones A B. 任意の荷重および速度条件下での弾性拘束ボールおよびラジアルころ軸受の一般理論。基礎工学ジャーナル。 1960;82(2):309 ～ 320。

Lundberg G、Palmgren A. 転がり軸受の動的容量。 Acta Polytechnica: 機械工学シリーズ。 1947;1(3):7 ～ 50。

Palmgren A. ボールおよびころ軸受工学。第3版フィラデルフィア: SKF インダストリーズ。 1959年。

SKFグループ。 SKF転がり軸受のカタログ。ヨーテボリ: SKF グループ。 2018.