玉軸受ところ軸受：負荷と回転速度で決まる場合、仕様で決まる場合

まず負荷と回転速度で系列を選ぶ

カタログではなく使用条件から出発してください。玉軸受は点接触、ころ軸受は線接触で動作し、この一点の幾何学的な違いがあなたが購入しているトレードオフを定めます¹¹。同じ内径と外径であれば、ころ軸受は一般に基本動定格荷重Cが大きい値となります。線接触が応力をより広い面積に分散させるためです¹¹。同じ幾何には回転速度の代償が伴います。線接触は回転ごとにより多くの摩擦と発熱を生むため、ころ軸受は一般に同サイズの玉軸受より低い限界回転速度と低いdN値を示します¹¹。したがって、選定指針は負荷の大きさと方向を先に置き、回転速度の確認を後段に置きます¹⁰。軽〜中程度の負荷は玉軸受、大きい負荷はころ軸受が該当し、高い回転速度は玉軸受有利、低い回転速度はころ軸受有利です¹⁰²⁰。芯ずれ、剛性、価格は候補が両方の関門を通過してはじめて対象となり、実際のアプリケーションの多くは負荷と回転速度だけで結論が出ます¹⁰。御社の選定では、系列は判断ではなく候補リストとして扱ってください。負荷が軽〜中程度で回転速度が高いなら、同等の精度を前提として回転速度、摩擦、コストの面で玉軸受が妥当な既定の選択です¹¹。固定された外形寸法の中でラジアル負荷が大きいなら、ころ軸受の線接触がリストに残す理由になります¹¹。

線接触の代償を払う前にL10の増分を確認する

ころ軸受の負荷上のアドバンテージは一定の割合ではなく、負荷とともに増大します。基本定格寿命は両系列で同じ式を用いますが、負荷比は玉軸受では3乗、ころ軸受では10/3乗されます¹⁷。したがって、等価動荷重Pが同じならCが大きいほど寿命は比例分以上となり、その差は負荷が高いほど広がります¹¹¹⁷。型のラベルではなく実際の候補で計算してください。各軸受のカタログ上の動定格荷重と御社の等価動荷重を取り、該当する系列の指数を適用して、御社の回転速度におけるL10を比較します¹⁰¹⁷。使用条件の地点で、ころ軸受の大きいCが所要の寿命 得られないなら、その回転速度と発熱の代償を受け入れる根拠は弱まります。この計算には二つの注意点があります。停止または衝撃負荷の用途では、静定格荷重C0はCと同じくらい重要です。重すぎる圧着やインデックス動作のアプリケーションでは、動定格荷重に近づく前の段階でC0を超えることがありえます¹¹。そして、ここに引用した資料には、同じ外形寸法における玉軸受ところ軸受のCとC0の対応する組がありません。したがって、このページから切り替わり負荷を読み取ることはできず、実際に見積りを取得している二つのカタログから計算する必要があります¹¹。

回転速度の上限は型ではなく、発注する仕様から読む

系列レベルの速度の記述は定格値ではありません。許容回転速度は発注する構成によって変わります。同じ内径6304は開放形で17000 rpm、ZZまたは2RSの閉鎖形で14000 rpm、DUまたはDDUで10000 rpmと記載されています²。この三つの行で内径、定格荷重、外形寸法は同一で、変わったのは閉鎖仕様だけです。したがって、玉軸受候補ところ軸受候補を比較するときは、実際に発注する品番同士で比較し，打算する封止、保持器、潤滑を条件にしてください²¹¹。開放型に存在する回転速度の余裕は、密封型では消えることがあります。上限は軸受だけの限界ではなく、潤滑剤の限界でもあります。回転速度係数n·dmは回転速度と平均径を結び付けており、これがグリースのデータシートの最大値を超えると、グリースが十分に潤滑できず、故障が早く発生します²⁰。カタログの回転速度を使用可能と受け入れる前に、予定するグリースに対してn·dmを確認してください²⁰。

御社の回転速度で摩擦、熱、グリース仕様を量り分ける

ころ軸受の回転速度上の代償には熱と潤滑の要因が含まれており、その分だけ調達すべきものにも表れます。グリース潤滑のころ軸受は、球のスピンと狭い球の接触が油膜をころ軸受の接触よりすみやかに補充するため、玉軸受より分離量が多いグリースを必要とします²¹。熱の排出も軸受だけでは決まりません。高い負荷は発熱量と温度を上げ、ハウジングの構造と空気の流れがどの程度の熱を外へ逃がすかを決めるため、実用的な回転速度上限は部品だけでなく組付状態にも左右されます¹³。公開されている回転速度上限の係数は、計算された定格寿命が100,000時間以上の場合に適用されると記載されています。より強く負荷された軸受では、サプライヤーから調整された上限が必要です¹³。御社の使用条件がころ軸受の回転速度範囲の上限付近にある場合、実務上の問いは、グリースとハウジングが追加熱を耐えられるかどうかです。耐えられない場合、オイルミストはグリースより低い発熱で高い回転速度を可能にしますが、外部での混合と計量、およびフィルターされた空気が必要となるため、コストはより高くなります²⁰。

軸方向負荷と芯ずれが仕様を決める

系列を候補に絞った後は、軸方向負荷能力と芯ずれ許容は玉軸受かころ軸受かではなく仕様で決まります。深溝玉軸受はラジアル負荷と両方向の軸方向負荷を負担します²。アンギュラ玉軸受は片方向の大きな軸方向負荷を負担し、接触角が大きいほど軸力をより多く受け止めます³。ころ軸受側では、円すいころ軸受は同サイズのアンギュラ玉軸受より明らかに大きいラジアル負荷と片方向軸方向負荷の組合せを負担し、最高回転速度はそれより低くなります¹²。自動調心ころ軸受は自己調心しながら大きなラジアル・軸方向の組合せ負荷を負担するため、減速機、コンベアのプーリ、産業用ファンに採用されます¹²。芯ずれは玉軸受の系列内でも解決できます。自動調心玉軸受は芯ずれを許容し、自動調心ころ軸受より安価なため、この基準では自動調心玉軸受が非調心のころ軸受を上回ります¹⁸⁴。熱膨張や軸方向の公差積みを吸収する必要がある配置では、片方を位置決め側、もう片方を遊動側とします。円筒ころ軸受のように片方の軌道が直線のものは、ころがその経路に沿って滑るため、遊動側の軸受として希望されます²⁷。

見積依頼の前に詰める確認事項

系列が決まった後に答えを変える項目です。いずれも型レベルの規則ではなく、カタログまたはサプライヤーから入手する必要があります。

• ✓使用する封止、保持器、潤滑の条件における正確な品番の限界回転速度を、開放形の数値ではなく確認する。
• ✓カタログの回転速度を受け入れる前に、選んだグリースのデータシート最大値に対してn·dmを確認する。
• ✓計算された定格寿命が100,000時間を下回る場合、調整された回転速度上限をサプライヤーに求める。
• ✓正しい指数と御社自身の等価動荷重を使って、両候補のL10を計算する。
• ✓動定格荷重だけでなく、停止負荷、圧着負荷、衝撃負荷に対してC0を確認する。
• ✓負荷ケースからハウジング内径の公差等級を決める。静止するハウジング軌道にはH7、位置不定または回転する場合にはK7またはM7を使う。
• ✓コスト比較には単価だけでなく、潤滑、保全頻度、交換工数を含める。

出典が比較を結論づけられない部分

以下の食い違いは、型レベルの回答が推測になる箇所です。各行は、決定する前にどちら側をどのように確認すべきかを示しています。

見積を依頼する前に

• サプライヤーに対して型式固有の根拠を求め、購入判断を変える条件を記録する。
• サプライヤーに対して型式固有の根拠を求め、購入判断を変える条件を記録する。
• サプライヤーに対して型式固有の根拠を求め、購入判断を変える条件を記録する。
• サプライヤーに対して型式固有の根拠を求め、購入判断を変える条件を記録する。
• 価格根拠、最小ロット数、金型、支払条件、生産リードタイムを明記した書面見積を依頼する。
• 仕向地について対応サービス範囲、応答の期待値、保証条件を確認する。
• サプライヤーに対して型式固有の根拠を求め、購入判断を変える条件を記録する。