摩擦とベアリングの設計原理

アイススケートリンクを難なく滑ったことはありますか?それとも、靴下を履いたまま木製の床を滑りましたか?そうでない場合は、必ずする必要があります。もしあなたが経験したことがあれば、低摩擦による爽快な無重力を体験したことでしょう。摩擦は、私たちの物質世界では不可欠な力ですが、特に機械では問題を引き起こす可能性があります。

エアコンプレッサーは、ベアリングを使用して圧縮プロセス中の摩擦を軽減することでこれを改善しますが、すべてのベアリングが同じように作られているわけではありません.今日は、コンプレッサーで一般的に使用される 3 種類のベアリングの長所と短所を見ていきます。始める前に、摩擦の物理を見てみましょう。

摩擦とは?

Merriam-Webster 辞書によると、摩擦は「接触している 2 つの物体間の相対運動に抵抗する力」です。摩擦には、静止摩擦と動摩擦の 2 種類があります。静止摩擦は、静止している 2 つの物体間で動きを開始するために必要な力です。動摩擦は、2 つの移動オブジェクト間の抵抗力です。

静止摩擦は動摩擦よりも大きいです。重い箱を床に押し付けようとすることを考えてみてください。ボックスを動かし続けるよりも、動きを開始するためにより多くの力を加える必要があります。

2 つのオブジェクト間の摩擦を決定するときは、いくつかの要因を考慮する必要があります。摩擦係数は、オブジェクトが互いにどの程度うまくグリップするかを決定し (各オブジェクトには独自の係数があります)、法線力がオブジェクトを互いに押し付けます。動く物体の 1 つが回転するタイヤである場合、トルクと牽引力が作用します。

摩擦が大きいと、熱が発生し、物体が摩耗する可能性があります。手をこすり合わせると、すぐに暖かくなります。同じ原理がコンプレッサー内の部品にも当てはまります。それらは継続的に互いに擦れて熱を発生するため、摩擦が少ない場合よりも早く摩耗します。幸いなことに、ベアリングなどの要素は空気圧縮機への摩擦を減らし、磨耗することなく高速で動作できるようにします.

ベアリングの種類

コンプレッサーで使用されるベアリングには主に 3 つのタイプがあり、それぞれに利点と欠点があります。

ローラーベアリング

ローラー ベアリングは、通常、最も安価なタイプのベアリングです。それらにはラジアル荷重があります。つまり、荷重はベアリングの回転軸に対して直角に作用します。ローラー ベアリングは寿命が長い傾向があり、知られている最も初期のベアリング設計の 1 つです。

テーパーローラーベアリング

円すいころ軸受は、円錐形のころ軸受の一種です。これらは多くの場合、ローラー ベアリングよりも高価ですが、ラジアル荷重とアキシアル荷重の両方に対応できます。アキシアル荷重は、回転軸に平行な力を加えます。円すいころ軸受は両方の負荷に適度に耐えることができるため、ころがり軸受よりも早く摩耗する傾向があります。

ボール ベアリング

ボール ベアリングは、最も高価な種類のベアリングです。ラジアル荷重とアキシアル荷重の両方に対応でき、信頼性が高いです。ボール ベアリングには、アンギュラ コンタクト、アキシャル、ディープ グローブなど、さまざまな種類があります。

今度スケートをしたり、靴下を履いて家の中を滑ったりするときは、その楽しみの背後にある物理学について考えてみてください。摩擦が少ないことは楽しいことですが、マシンがその寿命を通じてより効率的に稼働することもできます。

あなたのコンプレッサーはどのような種類のベアリングを使用していますか?以下のコメントでご希望をお知らせください。