ベアリングは、シャフトなどの回転部品または可動部品を支持およびガイドする機械部品です。摩擦が軽減され、よりスムーズな回転が可能になり、エネルギー消費が削減されます。ベアリングはまた、回転要素からハウジングまたはフレームに荷重を伝達します。この荷重は、ラジアル方向、アキシャル方向、またはその両方の組み合わせとなる可能性があります。さらに、ベアリングは部品の動きを事前に定義した方向に制限し、安定性と精度を確保します。
自転車のペダルの回転から車のエンジンの動作、冷蔵庫のドアを開けるという単純な動作から電動ファンモーターのスムーズな動作に至るまで、これらすべては効率を高めるためにベアリングに依存しています。ベアリングは機械の「関節」とも言えます。
この記事では、ベアリングの構造を観察し、利用可能なさまざまなタイプについて説明します。このガイドを通じて、特定の用途に適したベアリングをより自信を持って選択できるようになると信じています。
ベアリングの世界を理解するには、まずベアリングの基本的な定義、重要な用語、分類を理解する必要があります。まずはベアリングを構成する主要な要素を見てみましょう。
1. ベアリング リング / レース
1) ラジアル軸受の場合、軸受は転動体を収容する内輪と外輪で構成されます。これらのリングは、回転要素が移動するための構造とガイドを提供します。
2) スラストベアリングの場合、レースという用語が使用されます。
2.回転要素
転動体は、リング (またはレース) の間を移動して摩擦を軽減する部品です。最小限の抵抗で荷重を支え、伝達します。軸受の支持力の強さや回転速度などの条件に応じて、ボールやローラーなどの転動体が使用されます。
ボール | ボールベアリング | |
円筒ころ | ころ軸受 | |
ニードルローラー | ||
円すいころ(円すい台形) | ||
凸ローラー(樽型) |
3. ケージ
保持器は転動体を等間隔に保ち、転動体間の接触を防ぎスムーズな回転を保証します。 以下に、最も一般的な 2 つのタイプのケージを示します。
これらの主なコンポーネントに加えて、安定してスムーズな回転を実現するには潤滑剤が不可欠です。適切な潤滑によりベアリングの寿命が延び、効率が向上します。使用条件に応じて、 潤滑剤はオイルベースまたはグリースベースになります。さらに、多くのベアリングにはシールまたはシールドが装備されており、内部コンポーネントを塵、破片、湿気による汚染から保護するとともに、ベアリング内の潤滑剤を保持して最適なパフォーマンスを実現します。
ベアリングはいくつかの基準に基づいて分類できます。ここでは一般的な 2 つの分類を示します。
1. 運動の種類に応じて、軸受は転がり軸受とすべり軸受に分類できます。 転がり軸受は、摩擦を軽減するために転動体などを使用します。対照的に滑り軸受には転がり要素がなく、表面間の滑り運動に依存します。
さらに転動体の形状により、玉軸受ところ軸受の2種類に大きく分けられます。以下の表は、両方の主な特徴を簡単に紹介します。
特徴 | ボールベアリング | ころ軸受 |
接点の種類 | 点接触 | 線接触 |
耐荷重 | 耐荷重が低い | より高い耐荷重性 |
摩擦 | 低フリクションでエネルギーロスが少ない | ボールベアリングよりも摩擦が高いが、それでも全体的な摩擦は低い |
安定性 | 重い負荷がかかると安定性が低下する | 振動の低減による安定性の向上 |
料金 | 一般的にはもっと手頃な価格 | 通常はより高価です |
アプリケーション | 高速アプリケーション(電気モーター、ファンなど)に適しています。 | 重機や自動車部品(トランスミッション、アクスルなど)に最適 |
2. 荷重の方向に基づいて、軸受はラジアル軸受とスラスト軸受に分類できます。 ラジアル ベアリングは、回転軸に垂直なラジアル荷重をサポートするように設計されています。一方スラストベアリングは、回転軸と平行なアキシアル荷重に耐えるように作られています。
軸受における接触角とは、転動体(玉またはころ)と軌道(内輪・外輪)の接触点を結んだ線と、軸受軸に垂直な平面とがなす角度のことです。この角度は、特にラジアル荷重とアキシアル荷重に関連して、ベアリングの耐荷重能力を決定する上で極めて重要です。
接触角が大きい軸受は、アキシアル荷重(軸受の軸に平行な荷重)の処理に適しています。一方、接触角が小さいベアリングは、主にラジアル荷重の用途に対してより効果的です。
前のセクションで説明した軸受の分類に基づいて、上の図を主な枠組みとして使用して、一般的な軸受の主なタイプを体系的に調べます。
ラジアルボールベアリングは、その名前が示すように、主にラジアル荷重(シャフトに垂直にかかる力)を効率的に処理するように設計されたボールベアリングです。通常、それらの接触角は 15° 未満です。ラジアル ボール ベアリングには多くのサブタイプがあります。ここでは、一般的な 3 つのことに焦点を当てます。
深溝玉軸受
用途: 主にラジアル荷重と適度なアキシアル支持を伴う用途に適しており、高速性と多用途性を実現します。これらは、電気モーター、ファン、送風機、電動工具、家庭用電化製品で一般的に使用されています。
アンギュラ玉軸受
用途: ラジアル荷重とアキシアル荷重の合成荷重が生じる状況、特により高いアキシアル荷重容量と精度が必要な場合に使用されます。これらはポンプ、コンプレッサー、自動車部品、CNC 加工ツール スピンドル、産業用ロボット、精密機械などでよく見られます。
自動調心ボール ベアリング
用途: コンベヤ システム、製鋼圧延機、農業機械など、シャフトのたわみや位置合わせの問題が頻繁に発生する状況で重宝されます。
Radial roller bearings are roller bearings that can support a force perpendicular to the shaft. They can support an even greater load than radial ball bearings, and there are four major bearing types that are made to suit the type of roller.
円筒ころ軸受
用途: ドライブ シャフト、圧延機、鉱山機械など、高速で重いラジアル荷重がかかる環境で一般的に使用されます。
ニードルローラーベアリング
用途: 内燃エンジン、オートバイ、航空宇宙部品、ロボット工学など、半径方向のスペースが限られている分野でよく見られます。
円すいころ軸受
用途: 剛性と安定性が重要となる自動車のホイールハブ、ギアボックス、建設機械、精密機械に適しています。
自動調心ころ軸受
用途: ラジアル荷重とアキシアル荷重の両方がかかり、シャフトの位置ずれが発生する可能性がある重荷重用途。一般的な用途には、建設機械、鉱山機械、大型産業用ギアボックス、パルプおよび製紙工場、風力タービンなどがあります。
用途: 私は自動車のクラッチ、ギアボックス、回転テーブル、ステアリング システムなど、中程度の回転速度でシャフトに沿ってアキシアル荷重がかかる用途を扱います。
用途: これらのベアリングは、ギアボックス、重機、船舶推進システムなど、アキシアル荷重とラジアル荷重の両方が存在する可能性のある高荷重環境で使用されます。
用途: 産業用クレーンや農業機械など、位置ずれや振動の可能性がある低速、高荷重の用途に最適です。
用途: 磁気ベアリングは、ターボ機械、エネルギー システム、医療機器など、高速性、精度、最小限のメンテナンスが必要な用途に最適です。
1) 荷重が主にラジアル (シャフトに対して垂直) である場合は、ラジアル ベアリングを使用します。荷重が主に軸方向 (シャフトと同じ方向) にかかる場合は、スラストベアリングを使用します。アキシアル荷重はスラスト荷重とも呼ばれます。
2) ベアリングの負荷が軽い場合は、ボールベアリングを使用します。荷重が重い場合はローラーベアリングを使用してください。
3)ラジアル荷重とアキシアル荷重が同時にかかる場合(合成荷重)、合成荷重が軽い場合には深溝玉軸受またはアンギュラ玉軸受が、合成荷重が重い場合には円すいころ軸受が必要となります。
4)両方向から大きなアキシアル荷重がかかる場合には、軸受を2個以上組み合わせたり、複列軸受を使用したりできます。
1) 一般に、高速用途には、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受が適しています。低速条件には、円すいころ軸受やスラスト玉軸受が適しています。
2)同じ種類の軸受の場合、サイズが小さいほど許容速度は高くなります。ベアリングを選択するときは、損傷を避けるために、動作速度がベアリングの制限速度内であることを確認してください。
3)軸受の限界速度は、軸受の種類や大きさだけでなく、公差、保持器の種類や材質、潤滑剤の種類や量、潤滑方法などによっても大きく影響されますのでご注意ください。の上。このため、ベアリングを高速回転で使用する場合は、決定する前にChiggo にご相談ください。
1) ISO 規格およびその他の規格では、境界寸法精度 (ベアリングの取り付けと取り付けに関連します) と回転精度 (ベアリングの精度を指します) の両方について特定の公差を定義しています。ベアリングの回転運動)、各精度内クラス。
2) ほとんどの一般的な用途では、クラス 0 ベアリングで十分な性能が得られます。
3) 高い回転振れ精度が要求される用途には、5級、4級、2級の精密軸受を使用してください。
1) 軸受の剛性とは、負荷がかかった状態での変形に耐える能力を指します。それはベアリング内の接触面積と内部すきまによって直接影響されます。ローラーベアリングの接触面積(線接触)が大きいため、荷重が広い面に分散されるため、点接触のボールベアリングに比べて剛性が高くなります。
2) アンギュラ玉軸受や円すいころ軸受などの軸受は、接触角を調整したり、背中合わせ (DB) や対面 (DF) などの配置で剛性を高めることができます。一般的に DB 構成の方が DF 構成よりも剛性が高いことに注意することが重要です。
3) 内部すきま(転動体と軌道面との隙間)も剛性に影響します。すきまが小さくなると、より多くの転動体が軌道面に接触できるようになり、接触面積が増加し、ベアリングの剛性が増加します。
4)予圧をかけて内部すきまを若干小さくする負の値を指定すると、すべての転動体が軌道に均一に接触します。この均一な接触により、各転動体の弾性変形のばらつきが最小限に抑えられ、より均一な荷重分布と剛性の向上が図られます。ただし、耐用年数の短縮、温度上昇、ベアリングの故障(焼き付き)の可能性などの悪影響を避けるために、予圧の量は慎重に設定する必要があります。
1) ラジアル空間の制約: 利用可能なラジアル空間が限られている場合は、針状ころ軸受や針状ころと保持器のアセンブリなど、コンパクトな環境向けに設計された軸受を選択します。
2) 振動と騒音のレベル: 家庭用電化製品やオーディオ機器など、振動と騒音の要件が厳しい用途には、深溝玉軸受が適しています。
3) 環境条件: 過酷な環境 (埃っぽい、腐食性、湿った状態など) の場合は、密閉、シールドされたベアリング、または耐食性素材 (ステンレス鋼やコーティングされたベアリングなど) で作られたベアリングを使用します。 ) 汚染物質から保護し、耐久性を確保します。
4) 潤滑とメンテナンス: メンテナンスへのアクセスが難しい用途では、長期間潤滑を維持できる密閉型ベアリングまたは自己潤滑型ベアリングを選択して、頻繁なメンテナンスの必要性を減らし、ダウンタイムを最小限に抑えます。
5) 取り付けと位置合わせ:ベアリングを選択する際には、許容される位置ずれが重要です。 自動調心玉軸受は、球面の外輪軌道を使用して設計されており、わずかな角度のずれ(1 ~ 2 度)に対応できるため、シャフトのたわみやずれが生じる可能性がある用途に適しています。
一方、 円筒形または自動調心ころを備えた自動調心ころ軸受は、より大きなミスアライメント (2 ~ 3 度以上) に対応できます。この機能は、重大なシャフトのたわみ、熱膨張、または動的動作条件にさらされるアプリケーションで特に有益です。
メカニカルベアリングは、回転機器や機械アセンブリの重要なコンポーネントです。操作力をサポートし、摩擦を軽減し、スムーズで効率的な操作を保証します。
適切なタイプのベアリングを選択するときは、耐荷重、振動、騒音、サイズなどの要素を考慮する必要があります。決定に影響を与える可能性のある詳細は他にもたくさんあります。どのベアリングがお客様のニーズに最適であるかまだ不明な場合は、お気軽に当社のエンジニアにご相談いただき、専門家のアドバイスを求めてください。
真鍮は、さまざまな目的でさまざまな業界で一般的に使用される非鉄金属です。複雑な電子コネクタや耐久性のある配管継手から高性能の自動車および航空宇宙コンポーネントまで、真鍮はほぼどこにでもあります。高精度で機械加工する能力は、製造業の最大の選択となります。
ストレスとひずみは、材料が力にどのように反応するかを説明するための最も重要な概念の2つです。応力は、負荷下の材料内の単位面積あたりの内部力であり、ひずみは、適用された力から生じる材料の形状の変形または変化です。 ただし、ストレスとひずみの関係は理論をはるかに超えています。これは、健全なエンジニアリングの決定に不可欠です。それらを並べて比較することにより、材料のパフォーマンス、安全性がどれだけ安全に変形できるか、いつ失敗する可能性があるかをよりよく予測できます。この記事では、それらの定義、違い、関係、および実用的なアプリケーションについて説明します。 詳細に入る前に、ストレスと緊張に関するこの短い入門ビデオが役立つことがあります。 ストレスとは ストレスは、外部負荷に抵抗するために材料が発達する単位面積あたりの内部力です。顕微鏡的に、適用された負荷は、変形に反対し、構造を一緒に「保持」する原子間力を誘導します。この内部抵抗は、私たちがストレスとして測定するものです。 負荷の適用方法によっては、ストレスは次のように分類されます。 引張応力(σt)および圧縮応力(σc):これらは、断面領域に垂直に作用する正常な応力です。 せん断応力(τ):断面領域と平行に作用する接線力によって引き起こされます。 ねじれ応力(τt):トルクまたはねじれによって誘発されるせん断応力の特定の形態。 その中で、引張ストレスは、エンジニアリング設計における最も基本的なタイプのストレスです。計算式は次のとおりです。 どこ: σ=ストレス(Paまたはn/m²;時々psi) f =適用力(n) a =力が適用される元の断面領域(m²) 材料のストレスがどのように測定されるか 直接ストレスを測定することは不可能なので、代わりに、適用された力または結果として生じる変形のいずれかを測定する必要があります。以下は、重要な測定技術の簡潔な概要です。 方法 /テクノロジー原理測定デバイス /ツール精度と精度一般的なアプリケーションユニバーサルテストマシン(UTM))測定力(f)、ストレス= f/aを計算します統合されたロードセルを備えたUTM★★★★★(高精度)基本的な材料テスト:ストレス - ひずみ曲線、機械的特性評価ひずみゲージ測定ひずみ(ε)、σ= e・ε(線形弾力性を想定)を介して応力を計算する ひずみゲージ、データ収集システム★★★★☆(高)コンポーネント応力分析;疲労評価;組み込み構造監視拡張計測定値の長さの変化、εとσを計算します接触または非接触拡張メーター★★★★☆(高)標本の引張試験;弾性弾性率と降伏ひずみの検証デジタル画像相関(DIC)光学方法は、フルフィールドの表面変形を追跡します高速カメラシステム、DICソフトウェア★★★★☆(フルフィールド)フルフィールドひずみ分析。クラック追跡;物質的な不均一性研究超音波ストレス測定ストレス下での材料の波速度の変化を使用します超音波プローブとレシーバー★★★☆☆(中程度)残留応力検出;溶接されたジョイントと大きな構造における応力監視X線回折(XRD)内部応力によって引き起こされる格子歪みを測定しますXRD回折計、専門ソフトウェア★★★★☆(高精度、表面層に局在する)薄膜、溶接ゾーン、金属およびセラミックの表面残留応力光弾性透明な複屈折材料の光学干渉フリンジを介してストレスを視覚化します偏光のセットアップと複屈折ポリマーモデル★★★☆☆(半定量的な定性)教育デモ;透明モデルにおける実験的ストレス分析マイクロ/ナノスケールの特性評価技術 EBSD、マイクロラマン、ナノインデンテーションなどのテクニックは、マイクロまたはナノスケールのひずみ/ストレスマッピングを提供します 電子またはレーザーベースのシステム、画像分析ソフトウェア★★★★☆(高精度;ローカライズされたマイクロ/ナノスケール) マイクロエレクトロニクス、薄膜、ナノインデンテーション、複合界面の動作 ひずみとは ひずみは、外力にさらされると材料が受ける相対変形の尺度です。これは、単位のない量またはパーセンテージとして表現され、元の長さ(または寸法)の長さ(またはその他の寸法)の変化を表します。 ひずみのタイプは、適用されるストレスに対応します:引張ひずみ、圧縮ひずみ、またはせん断ひずみ。 通常のひずみの式は次のとおりです。 どこ: ϵ =ひずみ(無次元または%で表されます) ΔL=長さの変化 l0=元の長さ 材料の株が測定される方法 さまざまな方法を使用して、ひずみを測定できます。最も一般的に使用される手法は、ひずみゲージと伸筋です。以下の表は、材料のひずみを測定するための一般的な方法をまとめたものです。 方法センシング原則センサー /トランスデューサー測定シナリオ備考ひずみゲージ抵抗の変化フォイルタイプのひずみゲージ静的または低周波ひずみ;一般的に使用されます業界で広く使用されています。低コスト;接着剤の結合と配線接続が必要です拡張計変位クリップオン /コンタクト拡張計材料テスト;全セクション測定高精度;動的テストや高度に局所的な株に適していませんデジタル画像相関(DIC)光学追跡カメラ +スペックルパターンフルフィールドひずみマッピング。亀裂伝播;複雑な形の標本非接触; 2D/3D変形マッピング。高価なシステム圧電センサー圧電効果圧電フィルムまたはクリスタル動的ひずみ、圧力、衝撃、振動高周波応答;静的ひずみ測定には適さないファイバーブラッググレーティング(FBG)光学(ブラッグリフレクション)FBG光ファイバーセンサー長距離にわたる分布または多重化測定EMIの免疫;航空宇宙、エネルギー、スマート構造に適していますレーザードップラー振動計(LDV)ドップラー効果LDVレーザープローブ動的ひずみ/速度測定と表面振動分析非接触;高解像度;高い;表面条件に敏感です ストレスとひずみの重要な違い 以下は、直接の概要を提供するクイックテーブルです。 側面ストレス歪み式σ= f / aε=Δl /l₀ユニットPA(n/m²)、またはpsi(lbf/in²)無次元または%原因外力ストレスによって引き起こされる変形効果内部力を生成して、外部負荷に対抗します。高すぎる場合、塑性変形、骨折、疲労障害、ストレス腐食亀裂につながる可能性があります材料のジオメトリを変更します。降伏点を超えて永続的に弾性制限で回復可能行動材料が抵抗しなければならない領域ごとの内部力。分布に応じて、圧縮、張力、曲げ、またはねじれを引き起こす可能性があります適用された応力下で材料がどれだけ変形するかを説明します。弾性またはプラスチックにすることができます ストレスと緊張が互いにどのように関連するか ストレスはひずみを引き起こします。応力 - ひずみ曲線は、適用された応力に対してひずみ(変形)をプロットすることにより、材料が徐々に増加する荷重の下でどのように変形するかをグラフ化します。その重要なポイントを確認しましょう。 1。弾性領域(ポイントO – B) […]
陽極酸化の種類の違いは、陽極酸化アルミニウムのコストに直接影響します。通常、陽極酸化の最低料金は 65 ドルから 125 ドルの範囲で、これはタイプ II 陽極酸化に適用され、陽極酸化処理がすでに実行されている色 (クリアやブラックなど) にのみ適用されます。
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