ベアリングの基礎知識参考文献：NTN転がり軸受入門ハンドブック 1 転がり軸受けと滑り軸受け特徴転がり軸受け（ベアリング）滑り軸受け（ブシュ）構造内輪・外輪の間に玉・コロ存在し転がり摩擦で荷重を支持荷重を面で支え、滑り摩擦で荷重を支持摩擦係数 0.00１～0.005と少ない 0.1～0.2と大きい負荷能力重荷重・衝撃荷重は劣る重荷重・衝撃荷重に適す潤滑油・又はグリスの潤滑油必要無給油タイプもある交換性交換容易交換時軸の補修が必要となることが多い内部隙間負の隙間で剛性が上がる隙間が必要 2 1 転がり軸受の構造転動体の種類：ボール・コロ・ニードル外輪：アウターレース内輪：インナーレース保持器：リテーナ 3 転がり軸受けの種類ラジアル玉軸受深溝玉軸受ｱﾝｷﾞｭﾗ玉軸受自動調芯転がりユニット４点接触玉軸受スラスト玉軸受単列平面ｽﾗｽﾄ玉軸受複列ｽﾗｽﾄｱﾝｷﾞｭﾗ玉軸受高速用組合ｱﾝｷﾞｭﾗ玉軸受玉軸受ラジアルころ軸受ころ軸受スラストころ軸受特殊用途円筒コロ軸受針状コロ軸受円すいころ軸受自動調芯ころ軸受ｽﾗｽﾄ円筒ころ軸受ｽﾗｽﾄ針状ころ軸受ｽﾗｽﾄ円すいころ軸受ｽﾗｽﾄ自動調芯ころ軸受転動体の形状による分類・玉（点接触）・ころ（線接触）荷重の方向による分類・ラジアル荷重・スラスト荷重カムフォロアリニアガイドｽﾄﾛｰｸﾎﾞｰﾙ 4 2 体表的な転がり軸受の種類深溝玉軸受アンギュラ玉軸受自動調芯玉軸受円すいころ軸受複列円筒ころ軸受スラスト玉軸受 5 玉軸受のできるまで参考文献NTNカタログ6 3 玉軸受とコロ軸受の比較玉軸受（ボールベアリング）負荷荷重（許容荷重）コロ軸受（ローラベアリング）軌道面に点接触のため負荷能力は小さい軌道面に線接触してるので負荷能力が高い転がり抵抗が少ない高速回転に適する玉軸受より抵抗は大きい接触面形状特性 7 荷重方向と呼称ラジアル軸受は、軸方向の荷重を、スラスト荷重でなくアキシャル荷重と言います Axial：軸上の 8 4 深溝玉軸受転がり軸受の中で、最も一般的な形式です。玉の半径より少し大きい円弧の溝が軌道輪に設けられているので、ラジアル荷重とアキシャル荷重の両方向の荷重を負荷できる。シールの無い開放型と内部にグリスが封入された鋼板のシールド形・ゴム製のシール形の３種類があります。開放形シール形シールド形 9 玉軸受のシールの特徴シールド形種シール形非接触式非接触式接触式低ﾄﾙｸ形金属シール板で内輪に非接触ゴムシール板で内輪に非接触小小大中不適不適良好良好構造類シールド・シールの材質と形状摩擦トルク性能記号防塵・防水性高速性（NTN）（NSK）シールの色開放形と同等 ZZ ZZ 開放型と同等ゴムール板で内輪が接触ｼｰﾙ耐熱によるゴムシール板で内輪が軽接触ｼｰﾙ耐熱による LLB VV LLU DDU LLH DDW 黒茶青 10 5 シール構造詳細１非接触シールと接触シールの違いを理解しようシールド(ZZ）２ケ所の絞りすきま非接触シール２ケ所の絞りすきま空間（グリスだまり）接触型シール２ケ所の絞りすきま１ヶ所の接触空間（グリスだまり）空間（グリスだまり） 11 シール記号詳細２非接触シール２ケ所の絞りすきま空間（グリスだまり）接触型シール２ケ所の絞りすきま１ヶ所の接触空間（グリスだまり） 12 6 軸受の内部隙間軸受は、運転状態のスキマにより寿命・発熱・振動・精度が決まってくる。そのため軸受のスキマを量が違う物を選択jできる。例）・高速機は発熱で熱膨張するのでスキマを大きく・計測器は、ガタを少なくするためにスキマの小さく・シメシロが大きい時はスキマの大きいタイプを使用し組立後のスキマを確保 13 アンギュラ軸受の接触角接触角が大きいほど、スラスト方向の荷重を支えることが出来る通常一個で使用しないで２個セットで使用する接触角記号 C A B 接触角１５° ３０° ４０° 標準はAで軸受の軸受記号の表記は省略される 14 7 アンギュラの組合せ背面合わせ DB 正面合わせ DF 並列合わせ DT 作用点 L（作用点）が長いのでモーメント荷重の負荷能力が大きい傾きの許容差は小 (芯出精度が必要) 許容傾き角が背面合わせより大きい芯ずれの許容が大一方向のスラスト方向の荷重を多く受けられる参考：double back double face double twin 15 コロ軸受の種類１．転動体がコロ（線接触）のため負荷能力が高い２．軸方向の伸びを吸収できる（取付誤差・熱膨張） 16 8 スラストベアリング１．スラストベアリングには向きがある。外径・内径寸法が違う。固定側を確認して組立（赤線部）２．基本的には予圧を掛けて使用（ｽﾐｱﾘﾝｸﾞ防止）します。３．スラストベアリング単独では使用することは稀で、通常ラジアルベアリングと組合わせて使用する 17 ニードルベアリングコロの直径が小さく、長さが直径に比べて長い針状のころ（直径が５mm以下で長さが直径の３～10倍）を用いた軸受ソリッド形シェル形１．コロが円周上に細かく配置されているので負荷能力が高い２．シェル形は外輪が薄板鋼板ゆえ、ベアリング精度がハウジング穴の精度で決まる 18 9 カムフォロア① カムフォローの給油には片側に埋め栓 B A 片側にｸﾞﾘｽﾆｯﾌﾟﾙを取り付ける埋め栓取付誤差を吸収するため外径に500Ｒがついているのが標準ｸﾞﾘｽﾆｯﾌﾟﾙグリスニップルの取付けをＡ側にするかＢ側にするかは給脂しやすい方向で決める 19 カムフォロア② 油穴給油穴はメーカー名の記号方向にあるので一般に荷重方向と反対側に油孔を向けた方がよい 20 10 ベアリングユニットピロー形角フランジ形ひしフランジ形丸フランジ形１．軸受と歯車箱（鋳鉄性）が一体となっている２．調芯性がある（１～３°） 21 熱膨張による伸び① 一般に軸は、２個の軸受で支えられているが、取付誤差や熱膨張を吸収するためと一方を自由側、他方を固定側として設計されている。逃げの吸収場所は、外輪・内輪・軸受の3種類外輪で逃げ内輪で逃げ軸受ﾞで逃げ駆動側が固定側、操作側が自由側とすることが多い。 22 11 熱膨張対策② ベアリングユニットの熱膨張対策固定側自由側止めネジで固定キー溝に特殊ネジを挿入し軸方向は自由に移動可能 23 ベアリングの記号① ７３０５ＢＬ１ＢＦ＋10 Ｃ３Ｐ５基本記号形式記号直径系列内径番号接触角記号補助記号保持器記号組合わせ記号内部すきま記号等級記号 24 12 ベアリングの記号② ７３０５ＢＬ１ＢＦ＋10 Ｃ３Ｐ５形式記号軸受形式記号接触角１、２自動調芯軸受Ａ３０３円すいころ軸受Ｂ４０５スラスト玉軸受Ｃ１５６深溝玉軸受Ｂ 10～17 ７アンギュラ玉軸受Ｃ 17～24 ８スラストころ軸受Ｄ 24～32 N、NU NA、NF 針状ころ軸受軸受形式アンギュラ玉軸受円すいころ軸受赤字は呼び番号に表示しない 25 ベアリング記号③ ７３０５ＢＬ１ＢＦ＋10 Ｃ３Ｐ５内径外径負荷能力が高くなる幅形式ベアリングは内径基準に幅と外径が変わる (転動体の大きさ変わる) 26 13 ベアリングの記号④ ７３０５ＢＬ１ＢＦ＋10 Ｃ３Ｐ５保持器記号 L1 黄銅製保持器 DB 背面合わせ F1 炭素鋼保持器 DF 正面合わせ G1 黄銅製保持器 DT 並列組合わせ G2 ピン形保持器 G ﾌﾗｯｼｭｸﾞﾗｳﾝﾄﾞ J 鋼製保持器＋○○ 間座寸法 T1 ﾌｪﾉｰﾙ樹脂 T2 合成樹脂 27 ベアリング記号⑤ ７３０５ＢＬ１ＢＦ＋10 Ｃ３Ｐ５Ｃ２普通すきまより小Ｃ３普通すきまより大Ｃ４Ｃ３すきまより大ＧＬ軽予圧 JIS ０級６級５級４級２級ＧＮ普通予圧ドイツ規格 P0 P6 P5 P4 P2 ＧＭ中予圧ＧＨ重予圧高精度 28 14 ベアリング記号⑥ ７３０５ＢＬ１ＢＦ＋10 Ｃ３Ｐ５内径番号内径寸法 00 10 01 12 02 15 03 17 04 20 96 480 /500 500 備考 04～96までは内径記号を５倍した値が内径寸法 04×5＝20mm 500以上は内径寸法の前に／(ｽﾗｯｼｭ)を付ける 29 高精度ベアリング高精度の軸受には振れの頂点の印がある組立てる軸の振れ方向を合わせると振れを最小に出来る 30 15 シメシロの考え方軸受の嵌合は、回転するのが内輪か外輪かで決まります内輪回転の場合・内輪はシメシロ・外輪はスキマばめ外輪回転の場合・内輪はスキマばめ・外輪はシメシロ内輪・外輪にシメシロを付けるのはクリープ事故を防ぐためです 31 クリープとは回転荷重軸受でしばしば起きる現象であるクリープ（creep）は、回転方向と相対的に逆方向にゆっくり滑り出す現象です。その結果、軸・軸受の摩耗や発熱を引き起こす。この現象を防ぐにはシメシロを与えるしかない荷重スキマ軸スキマがあると、軸の外周長さより、軸受内周の長さが長い。回転する毎に内輪の回転が遅れるこの現象をクリープという 32 16 歯車の組立軸受に無理な力が掛かる歯車外輪回転である歯車に軸受を組立てる場合、シメシロを考えれば、左図と右図のどちらが良いかわかります。外輪回転は、外輪にシメシロが付いているので右図が正解 33 予圧の目的滑り軸受は必ず軸受にスキマが必要ですが、転がり軸受はスキマを負の状態にして使用することが出来ます。これを予圧と言い、アンギュラ軸受や円すいころ軸受等の２個１組で使う軸受で使用します。工作機械の主軸等に使用されています。次のような効果が得られます。・軸受剛性が高くなる・高速回転に適する・回転精度及び位置決め精度が向上する・振動及び騒音が抑制される・転動体の滑りに起因するスミアリングを軽減する・外部振動で発生するフレッティングを防止する過大の予圧をかけると、軸受が発熱・破損します 34 17 予圧の方式定位置予圧シムナットで締付けシムで調整調整で位置決め 35 予圧の方式間座締め切り内輪用間座と外輪用間座の寸法調整し内外輪共締切りで予圧設定組立は容易だがシメシロも管理する必要がある定圧予圧バネの圧力で予圧設定 36 18 円すいころ軸受の予圧円すいころ軸受の予圧は、軸受外周の回転トルクで計測します。この回転トルクは、ころ端面と内輪大つばとの間の滑り摩擦抵抗によって決まります。その他の原因による起動トルクは無視できる滑り摩擦転がり摩擦 37 アンギュラの予圧軽予圧 δ ：ＧＬ普通予圧：ＧＮ中予圧：ＧＭ重予圧：ＧＨ δが調整加工されているので組み合わせ方向を変えてはいけない組合せ方向の印 38 19 軸と軸受の固定軸受を正しく取り付けるには、軸の肩と軸受の面を接触させる必要がある軸受の面取りより、軸のＲを小さくする必要がある。（Ａ図）軸受の面取りより、軸のＲが大きくスキマが出来た状態（Ｂ図）強度上軸のＲを小さく出来ない時は、間座を入れる（Ｃ図）Ｂ図Ａ図Ｃ図 39 潤滑油潤滑とグリース潤滑の比較項目油潤滑グリース潤滑回転速度グリース潤滑に比べ高い油潤滑の60～80％冷却作用油循環で効果大冷却作用なしハウジング構造やや複雑。油漏れ処置必要簡略化できる潤滑剤の取替え比較的簡単やや複雑潤滑剤の流動性非常に良い劣る 40 20 油潤滑１．潤滑油は、一般に鉱油が多く用いられています。２．軸受温度が、100℃以上の高温になると合成油が使用されます。３．潤滑油の粘度の選び方高粘度（ねばい）低粘度（さらさら）低速度高速度高荷重低荷重４．軸受の温度上昇軸受温度上昇は時間経過と共に上昇し、最高温度に達する。しばらくすると温度が少し下がり以降安定する（右図） 41 グリス軸受のグリス充填量は，軸受の空間容積の30～40％とする。回転速度の高い場合や温度上昇を低く抑えたいときには少なめ。グリ－ス充填量が多過ぎると攪拌熱で温度上昇が大きくなり，グリ－スの軟化による漏れ，又は酸化などの変質によってグリ－スの潤滑性能の低下を招くリチウムグリースカルシウムグリース最も汎用性が高い万能型グリース－３０～１３０℃ 耐水性に優れている高圧・高熱に適す－２０～７０℃ 複合グリース－２０～１５０℃ 42 21 特殊グリス熱固化型グリース（ﾎﾟﾘﾘｭｰﾌﾞ用潤滑剤）NTN LP03 熱固化型グリースは常温ではグリ－ス状であるが一度加熱し冷却する（焼成処理と呼ぶ）と，多量の潤滑剤が保持されたまま固化する。そのため，軸受に強い振動や大きな遠心力が作用する場合でも潤滑剤が漏れにくく，潤滑剤の漏れ防止および長寿命に貢献する（高温に弱い）ＮＳハイリューブ：ＮＳＫ NS7 高温用・低摩擦・グリス漏れが少ない NOKクリューバ（NBU15）工作機械の主軸に使用発熱・低摩擦・耐久性大 43 軸受の材料化学成分（％） JIS記号Ｃ Si Mn Cr Mo SUJ2 （一般用） 0.95～ 1.10 0.15～ 0.35 0.50> 0.90～ 1.20 － SUJ5 （大型用） 0.95～ 1.15 0.40～ 0.70 0.90～ 1.15 0.90～ 1.20 0.10～ 0.25 硬度：HRC ５８～６５ 44 22 軸受の焼きばめ温度軸受の焼きばめ温度はなぜ１２０℃以上上げてはいけないか？軸受鋼の熱処理は下図のごとく、焼入れ後焼き戻しを行う。この焼き戻し温度以上に、焼きばめ温度を上げると１．軸受の硬度が下がる２．組織が変わる軸受鋼の熱処理焼入れ830～850℃ Ac1 温度焼戻し150～200℃ 時間 45 ベアリングの寿命基本定格寿命：軸受けを同一条件で回転させた時、90％が疲れによる剥離（フレーキング）が生じることなく回転できる回転数基本動定格荷重 100万回転の基本定格寿命を与える荷重 L：基本定格寿命基本定格寿命Ｃ L＝Ｐ p C：基本動定格荷重Ｐ：動等価荷重 P：玉軸受け３コロ軸受け 10/3 46 23