メカニカルベアリング入門

メカニカル ベアリングとは

メカニカル ベアリングは、可動コンポーネント間の摩擦を減らし、相対運動を制限して操作をスムーズにするように設計された重要な機械要素です。さまざまなメカニカル ベアリングがあり、それらの設計は、シャフト上での自由な直線運動、固定軸を中心とした回転操作、またはコンポーネントに適用される作業力/負荷のベクトルの調整に適している場合があります。モーション。

ほぼすべてのメカニカル ベアリングの目標は、動作中の摩擦を最小限に抑えて、目的のモーションを作成することです。機械的ベアリングの最も単純な形式はベアリング面であり、加工される可動部品を備えた部品に形成されます。それらは、サイズ、粗さ、制御能力、および表面の位置が異なります。

フライス盤や機械部品などの機械加工機に取り付けられる個別のデバイスは、柔軟な用途で簡単に見つけることができるその他のメカニカル ベアリングです。最も重要で高精度のアプリケーションに使用される最も洗練された機械ベアリングに関しては、現在の最高レベルの技術で製造されています。

メカニカル ベアリングの用途

さまざまな設計のメカニカル ベアリングにより、さまざまな工業用機械加工アプリケーションが台頭し、最大の効率、信頼性の高い動作、および機器の耐久性を備えた高性能を実現できます。メカニカル ベアリングは、車軸の回転などの放射状の回転、ボール ジョイントのような球状の回転、引き出しなどの直線運動、ドアなどのヒンジの動きに役立ちます。

回転負荷をサポートすることに重点を置いたロータリー ベアリングは、さまざまな機械システム内で回転するシャフトと車軸を保持できます。また、放射状または軸方向の荷重を発生源から構造物に向けて支持し、輸送することもできます。ほとんどのタイプのメカニカル ベアリングでは、ベアリングの構造がシステム内の摩擦を減らすのを助けるために、潤滑が不可欠です。最も一般的なタイプのメカニカル ベアリングであるプレーン ベアリングは、ベアリングが接触面を使用して回転シャフトまたはスライド シャフトと摺動するため、オイルやグリースなどの潤滑剤を必要とします。

さまざまなタイプのメカニカル ベアリング

機械軸受は、滑り軸受、転動体軸受、流体軸受、磁気軸受、たわみ軸受など、広く使用されている 6 つのタイプに分類できますが、これらに限定されません。

● すべり軸受:

転動体がなく、すべり軸受は穴の中で回転する軸受面のみで構成されています。ブッシング ベアリング、スリーブ ベアリング、ジャーナル ベアリング、ライフル ベアリング、コンポジット ベアリングなど、特定の設計と用途を持ついくつかの種類のすべり軸受があります。すべり軸受の機能については、次のセクションで後述します。

● 転がり軸受:

その名の通り、回転する軌道輪と静止する軌道輪の間に断面が円形のボールやローラーなどの転動体を配置し、滑り摩擦を低減しています。ボール ベアリングとローラー ベアリングは、広く使用されている 2 つのスタイルです。前者は転動体に球状のボールを使用し、後者は円筒、テーパー、球面、またはニードルローラーを使用します。ローラー ベアリングについても後で詳しく説明します。

● ジュエル ベアリング:

ジュエル ベアリングは、シャフトの摩耗と摩擦を減らすために、表面の 1 つがサファイアのようなガラス状の材料でできているすべり軸受です。このタイプのメカニカル ベアリングは、荷重を支えるために車軸をわずかに中心からずらして転がします。予測可能な摩擦を低減する機能により、時計の精度が保証されるため、機械式時計や時計でよく使用されます。

● 流体ベアリング:

このタイプのメカニカル ベアリングは、荷重を支えるために気体または液体の薄い層を利用するため、非接触ベアリングです。例えばエアベアリング。流体ベアリングは、回転によって液体から潤滑くさびを作り出します。ボールベアリングが使用できない高精度、高負荷、高回転数のアプリケーションで使用できます。

● 磁気ベアリング:

負荷は、磁気ベアリングを使用した磁場によって運ばれます。磁気ベアリングは摩擦が非常に低く、潤滑剤なしで、または真空中で動作することができます。このスタイルのメカニカル ベアリングは、モーターや発電機にますます適用されています。

● たわみベアリング:

動きは、ヒンジのような 1 つのパーツが他の 2 つのパーツと結合する曲げ要素によって実行されます。適切な材料と設計で製造されたフレクシャー ベアリングは、非常に耐久性があります。このメカニカル ベアリングのもう 1 つの利点は、疲労に対する理想的な耐性です。転がり要素に依存する他の機械的ベアリングの中には、ボールまたはローラーが互いに平らになると疲労するものがあります。

すべり軸受の特長と利点

ブッシュベアリングは、さまざまなすべり軸受の中で、産業用機械加工で最も広く適用されているタイプです。すべり軸受は、一般的に回転軸またはスライド軸に使用されます。転動体がない滑り軸受は、最もシンプルでコスト効率の高いタイプの機械式軸受です。

また、すべり軸受は軽量でありながら大きな負荷容量を持っています。その利点により、蒸気タービンやコンプレッサーなど、さまざまなエンジンやターボ機械の用途でますます人気が高まっています。すべり軸受は、低速のシャフトにも適しています。たとえば、船舶のプロペラ シャフト、または多くの一般的な直線的で間欠的な運動は、費用対効果が高く効果的であるためです。ほとんどのすべり軸受は、摩擦を減らすために潤滑剤を組み込む必要があり、一部のすべり軸受は、食品加工業界で使用されるプラスチック スタイルのように、潤滑剤が埋め込まれて製造されています。

転がり軸受

転がり軸受は、基本的にラジアル軸受、アンギュラ接触軸受、スラスト軸受に分けられます。比較的軽い荷重に対応しつつ、比較的重い荷重にはボールベアリングが適しているか、コーナリングで荷重が変化する可能性がある場合はテーパータ​​イプを使用する必要があります。

ボール ベアリングは通常、ステンレス鋼またはクロム鋼でできており、ボールを使用して 2 つのリングを分離して動作させます。玉軸受は一般にころ軸受に比べて軌道輪との接触面積が小さいため、負荷容量が小さくなります。

最大の強みは、内輪と外輪のズレに強いこと。一方、ころがり軸受は、特にラジアル荷重の用途において、より高い負荷容量を備えています。ただし、アキシアル荷重にはあまり適していません。通常、このタイプの機械的軸受のさまざまな転動体の半分未満がかなりの負荷部分を支えており、外側の負荷は、動作中にローラ間で常に寄与します。