アンギュラベアリングとは何ですか?設計と選択の完全ガイド

アンギュラベアリングとは何ですか?

ポンプ インペラがケーシング内の液体を押すと、シャフトは回転によって生じる半径方向の力に加えて、安定した軸方向の推力を受けます。標準の深溝玉軸受はラジアル荷重を容易に受け止めますが、持続的な推力を伝達するように設計されていません。通常の結果として、早期の摩耗、騒音の増加、軌道の損傷が発生します。アンギュラコンタクトベアリングはこの状況を解決するために作られています。

専門用語で言えば、 アンギュラ玉軸受は、内輪と外輪の軌道が互いにオフセットしている玉軸受で、玉と軌道の接触線がシャフト軸に対して斜めに交わります。 。この角度のある接触経路により、加えられた荷重の一部がベアリング軸に沿って伝達されます。したがって、ベアリングは一方向のラジアル荷重とアキシアル荷重の組み合わせを支えることができますが、これは同じサイズの深溝ベアリングでは長期間にわたって行うことができません。

ベアリングのラジアル面と接触点を結ぶ線の間で測定される接触角は、中心的な設計パラメータです。ほとんどのアンギュラ玉軸受は、次の公称角度で製造されます。 15、25、30、または 40 度 、各値はアキシアル荷重容量と速度のバランスを変化させます。私たちの アンギュラコンタクトベアリングの機能とラジアル設計との違いについてのガイド よりわかりやすい言葉でジオメトリを説明します。

アンギュラコンタクトベアリングの仕組み

ボールが連続した溝の中央に位置するのではなく、ボールは 2 つのオフセット軌道の間の固定角度位置に保持されます。シャフトが軸方向に押すと、推力は接触角を通って、それを受けるために機械加工された軌道肩部に伝わります。ラジアル荷重は通常の方法で負荷されるため、1 つのベアリングが両方の機能を同時に実行します。

重要な制限は、単列アンギュラコンタクトベアリングがアキシアル荷重をサポートすることです。 一方向のみ 。推力が逆転すると、ボールは定義された接触経路を失い、ベアリングは一致するペアとして配置される必要があります。標準的な配置は、背中合わせ (DB)、対面 (DF)、およびタンデム (DT) の 3 つです。 DB と DF のペアは両方向の推力を処理しますが、一方向の負荷が非常に高い場合はタンデム ペアが選択されます。

プリロードはもう 1 つの特徴です。スピンドル用途では、内部すきまが意図的に除去され、ボールと軌道の間に制御された圧縮が設定されます。これにより剛性が高まり、ランニングの精度が向上し、高速でのボールの滑りを防ぎます。工場で調整されたペアは、両方のベアリングの予圧が同一になるように一緒に測定されます。そのため、別々に購入した 2 つの単一ベアリングを組み合わせても同じ結果が得られることはほとんどありません。私たちの アンギュラコンタクト設計を通じてボールベアリングがどのように荷重を伝達するかについての説明者 ロード パスについて詳しく説明します。

アンギュラ玉軸受と深溝玉軸受

デザインの違い

深溝玉軸受は両方のリングに連続した深い軌道円弧を持ち、玉はゼロに近い有効接触角で中心に位置します。アンギュラコンタクトベアリングには変位した軌道があり、ボールがその表面の定義された点に接触するように強制されます。このオフセットにより、アキシアル荷重の伝達を可能にする荷重の三角形が作成されます。

耐荷重と剛性

深溝軸受では、ボールが持続的な推力の下で軌道の浅い側を登る必要があり、保持器に応力がかかり、熱が発生するため、アキシアル方向の容量が制限されます。アンギュラコンタクトベアリングは、軌道肩部でボールを直接支持するように加工されています。したがって、軸方向の容量は接触角とともに増加し、工場で調整されたペアの剛性は大幅に高くなるため、アンギュラコンタクトベアリングが工作機械のスピンドルで主流となっています。

速度と温度の挙動

15 度のアンギュラコンタクト ベアリングは、荷重経路がラジアル面の近くに留まるため、同じシリーズの深溝ベアリングとほぼ同じ速度で動作します。接触角が 40 度に向かって増加すると、内部転がり摩擦が増大し、最高速度が低下します。工作機械やポンプでは、最後の数百 rpm よりも剛性と推力容量が重要であるため、このトレードオフは通常許容されます。

アンギュラベアリングが使用される場所

アンギュラコンタクトベアリングは、機械がラジアル荷重と定義されたスラストを組み合わせる場合にはどこにでも現れます。最もよく知られている例は工作機械のスピンドルで、単にスピンドル ベアリングと呼ばれることが多いですが、同じ設計が他の多くの産業上の役割をサポートしています。

• 工作機械スピンドル: 高剛性、低振れ、制御された予圧の組み合わせにより、正確な切削操作が維持されます。
• 遠心ポンプおよび垂直ポンプ: インペラは安定した軸方向のスラストを生成し、ベアリングがラジアル荷重とともにそれを支えます。
• コンプレッサー: アキシアル荷重を反転するには DB または DF のペアが必要ですが、高い剛性により振動が低く抑えられます。
• ギアボックスと減速機: はすば歯車が軸方向の力を生成し、アンギュラコンタクト ベアリングが過剰な隙間を生じることなく軸方向の力を吸収します。
• 電気モーター: 垂直モーターとトラクションモーターは、ローターの重量と磁力を管理する設計を使用しています。
• 自動車およびロボット システム: ステアリング コンポーネントとロボット ジョイントは、位置決め精度が重要となる同じベアリング ジオメトリを使用します。

多くの機械では、アンギュラ コンタクト ベアリングと深溝ベアリングが並行して動作します。深溝ベアリングは純粋にラジアル位置を処理し、アンギュラ コンタクト ベアリングはスラスト位置を管理します。作業の分担を理解することが、ベアリングの選択作業の最初のステップです。

適切なアンギュラベアリングの選択

アキシアル荷重から始めます。その方向、反転するかどうか、一定か衝撃荷重がかかっているかを確認します。この 1 つの決定により、接触角と取り付け配置の両方が固定されます。

次に、シリーズをシャフト径と総荷重に合わせます。 3 つの一般的なメートル シリーズは、深溝玉軸受と同じロジックに従います。 7000シリーズアンギュラ玉軸受 は、小さなシャフトと高速を目的としたライトシリーズです。 7200シリーズアンギュラ玉軸受 ポンプ、一般的なモーター、軽量ギアボックスに見られる中負荷の中間領域をカバーします。 7300シリーズアンギュラ玉軸受 より大きなシャフトと大きな複合荷重を考慮して設計されています。

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次に、保持器の材質とシールを選択します。高速性と振動の場合は真鍮製ケージが推奨されます。スチール製ケージは強度があり、より重いシリーズで一般的です。ポリアミド製ケージにより、中程度の速度で静かに走行できます。スピンドルの用途はオイルまたはオイルエア潤滑に依存するため、オープン ベアリングがアンギュラ コンタクトの世界を支配していますが、グリースの寿命が決定要因となるシール バージョンも存在します。

最後に予圧等級と走行精度等級を決定します。軽い予圧は高速に適しています。中予圧はポンプや一般機械に適しています。重いプリロードにより、最高速度を犠牲にして最大の剛性が得られます。標準公差等級はほとんどの産業用途をカバーしますが、P5 以上の等級はスピンドルや測定装置に属します。私たちの ボールベアリングタイプの選択ガイド これらのオプションを他のベアリング ファミリと比較します。

1 つの調達ルールが他のルールよりも重要です。設計で予圧配置が必要な場合は常に、アンギュラ コンタクト ベアリングを工場出荷時に適合するペアまたはセットとして購入します。異なるバッチからの単一ユニットの内部寸法はわずかに異なる場合があり、完成したアセンブリの剛性は両側の同一の予圧に依存します。

調達と品質に関する考慮事項

アンギュラベアリングの品質は工場出荷前に決まります。軌道の研削精度、リングの真円度、ボールのグレード、保持器の一貫性、グリースの清浄度、および測定された接触角はすべて、ベアリングが速度でどのように動作するかを決定します。信頼できるサプライヤーは、単にカタログ番号を引用するのではなく、これらのパラメータを文書化できる必要があります。

ペアリングポリシーも確認してください。一致するセットは同じバッチから測定し、幅の偏差と予圧値を記録する必要があります。サプライヤーがペアのマッチング方法を説明できない場合は、提供されたプリロードを設計内の変数として扱ってください。

カタログの裏にある工場を覗いてみるのもいいでしょう。自社の製造工場を擁する輸出業者は、寸法検査、振れ試験、騒音と振動のチェック、最終潤滑を管理できます。それが当社の施設のモデルです。アンギュラーコンタクトおよび深溝製品は二重の品質管理の下で社内で生産され、直接輸出されます。これにより、お客様はエンジニアリングへの回答、製品の一貫性、および輸出物流に関して単一のパートナーを得ることができます。公差、ケージのオプション、表面処理は OEM プロジェクトに合わせて調整でき、お客様は施設の監査を歓迎します。

つまり、アンギュラコンタクトベアリングは、スピンドル、ポンプ、コンプレッサー、ギアボックス、モーター、精密機械など、アキシアル荷重が発生するあらゆる場所で使用されます。接触角を慎重に選択し、単一方向のルールを尊重し、一致するペアを購入し、サプライヤーの品質データを確認してください。適切に仕様化されたアンギュラコンタクトベアリングは、稼動時間と長期的な精度において十分に効果を発揮します。