ディープグルーブボールベアリングの内部クリアランスは、ベアリングパフォーマンスにどのような効果がありますか

深い溝のボールベアリング 機械装置で最も広く使用されているローリングベアリングです。彼らのパフォーマンスは、機器の信頼性、効率性、寿命に直接影響します。ベアリングパフォーマンスに影響を与える多くの要因の中で、内部クリアランスは間違いなくベアリングパフォーマンスを決定する重要なパラメーターの1つです。放射状クリアランスとも呼ばれる内部クリアランスは、負荷が適用されない場合のベアリングの内側と外側のリングの最大放射状および軸の動きを指します。この一見単純なクリアランスは、実際には、温度上昇、騒音、振動、寿命、剛性など、さまざまなパフォーマンス指標に大きな影響を与えます。

クリアランスが体温上昇に与える影響
ベアリング操作中、ローリング要素とレースウェイの間の回転とスライドの摩擦は熱を発生させ、温度上昇を引き起こします。内部クリアランスは、ベアリング温度上昇に重要な影響を及ぼします。
クリアランスが小さすぎる場合、ベアリングのローリング要素とレースウェイは、プリロードまたは密着型のフィット感を経験します。これにより、ローリング要素の摩擦トルクが大幅に増加し、大幅な熱が生成されます。過度の温度上昇は、グリースの老化と故障を加速するだけでなく、ベアリング材料の熱膨張を引き起こします。内リングと外側のリングの非色素性熱膨張は、クリアランスをさらに削減または排除することさえでき、最終的に発作または早期故障につながる可能性のある悪循環を作成する可能性があります。クリアランスが大きすぎると、ベアリングレースウェイの転がり要素の動きは不安定になります。ベアリングが負荷にかかっている場合、ローリングエレメントとレースウェイの間の接触面積が減少し、接触ストレス集中につながります。同時に、ローリング要素のスライドと摩擦が増加します。クリアランスが少なすぎるために引き起こされる摩擦ほど深刻ではありませんが、高速および高負荷条件下で温度上昇を引き起こす可能性があります。さらに、過度のクリアランスは、放射状のランアウト中に衝撃を引き起こし、さらに温度がさらに上昇する可能性があります。

理想的なクリアランスは、ベアリングが設置され、熱平衡に到達した後、わずかな肯定的なクリアランスを維持することです。これにより、摩擦を効果的に減少させながら、ローリング要素の滑らかな動作が保証され、それにより温度上昇を許容できる制限内に上昇させます。

クリアランスがベアリングノイズと振動に与える影響
ベアリングノイズと振動は、滑らかな動作の重要な指標です。内部クリアランスは、ベアリングの動的パフォーマンスに直接影響します。

過度のクリアランスにより、ローリング要素が操作中に「叩く」音を生成する可能性があります。ベアリングが変動する荷重にさらされると、ローリング要素は内側と外側のリングの間で跳ね返ります。この不安定な動きは、顕著な振動とノイズを引き起こす可能性があります。特に、モーターやスピンドルなどの高速アプリケーションでは、過度のクリアランスが重度の振動を引き起こし、機器の機械加工の精度と運用安定性に影響を与える可能性があります。

過度に小さいクリアランスはローリング要素のランアウトを減らしますが、摩擦トルクの増加により高頻度の振動と高ピッチのノイズも生成します。このノイズは、多くの場合、ベアリングのプリロードに直接関連しています。プリロードが高いほど、ノイズが高くなります。たとえば、精密な工作機械の紡錘体などの高い剛性と精度を必要とするアプリケーションでは、しばしば低いまたは負のクリアランスさえも選択されますが、プリロードは剛性とノイズのバランスをとるために正確に制御する必要があります。

適切なクリアランスにより、レースウェイのローリングエレメントの滑らかで連続的なローリングが保証され、衝撃と滑りが減少し、それによって振動と騒音が最小限に抑えられます。これは、家庭用家電や医療機器など、非常にスムーズな操作を必要とする機器にとって非常に重要です。

クリアランスが耐性と剛性に及ぼす影響

ベアリングライフは一般に疲労寿命によって決定され、クリアランスは疲労寿命に影響を与える重要な要因の1つです。

過度のクリアランスにより、ローリング要素とレースウェイの間の接触応力が大幅に増加します。 Hertzの接触理論によると、過度の接触ストレスは早期の材料疲労を引き起こし、ベアリングの疲労寿命を短縮する可能性があります。さらに、過度のクリアランスによって引き起こされる温度上昇は、グリースの故障を加速し、耐久性をさらに短縮する可能性があります。
過度のクリアランスは、ベアリングの寿命を短縮する可能性があります。負荷がかかると、過度のクリアランスが回転要素の数を減らし、数に負荷を集中させます。これにより、これらのローリング要素に対する接触ストレスが急激に増加し、局所的な疲労と全体的なベアリングの寿命が減少します。
適切なクリアランスは、より多くのローリング要素に負荷を均等に分配し、接触ストレスを効果的に減らし、ベアリング疲労寿命を最大化することができます。
ベアリング剛性は、変形に対する抵抗の重要な指標です。クリアランスは、剛性に直接影響します。クリアランスが小さいほど、負荷の下での筋肉の経験が少なくなり、剛性が高くなります。工作機械の紡錘や自動車のホイールハブなどの高い剛性を必要とするアプリケーションでは、システムの全体的な剛性を改善するために、クリアランスが低いか、否定的なクリアランス（プリロード）さえも選択されます。

クリアランスグレードの選択
多様なアプリケーション要件に対応するために、ディープグルーブボールベアリングは通常、C2、CN（またはC0）、C3、C4、C5などの複数のクリアランスグレードを提供します。 CNは標準クリアランスを表し、C3、C4、およびC5は高いクリアランスを表し、C2は低クリアランスを表します。

標準クリアランス（CN）は、電気モーターやポンプなどのほとんどの一般的な産業用途に適しています。

高いクリアランス（C3およびC4）は、熱膨張によるクリアランス削減を補うために、大きな取り付け干渉とローリングミルや高温ファンなどの劇的な温度変動を伴うアプリケーションに適しています。

低クリアランス（C2）は、精密機器や小さなモーターなど、高い動作精度と低ノイズを必要とするアプリケーションに適しています。

したがって、ディープグルーブボールベアリングを選択する場合、サイズとモデルのみに焦点を当てることは不十分です。ベアリングパフォーマンスと特定の動作条件に基づいて適切なクリアランスグレードを選択することに対する内部クリアランスの包括的な影響を完全に理解することは、機器の長期的な安定した信頼性の高い動作を確保するための鍵です。正しい選択は、ベアリングパフォーマンスを最大化し、サービス寿命を延ばし、最終的にメンテナンスコストを削減します。