通常、PU 深溝玉軸受の最大速度を制限する要因は何ですか

専門的な制限速度の制限要因 PU深溝玉軸受

PU（ポリウレタン）製深溝玉軸受は、優れた振動・騒音低減特性と耐摩耗性により、特定の用途に広く使用されています。ただし、従来の全鋼製ベアリングと比較すると、PU 外層の特性により、制限速度は通常より厳しい制限を受けます。専門的な分析によると、PU 深溝玉軸受の限界速度は主に次の 4 つの要因によって支配されます。

PU素材の熱力学的限界

PU 深溝ボール ベアリングの主な制限要因は、ポリウレタン素材が熱や温度に敏感であることにあります。

1. 摩擦発熱と温度蓄積

軸受が高速で動作すると、転動体と軌道との摩擦やPU外層の弾性変形・回復によって熱が発生します。 PU深溝玉軸受では、PU外層は熱伝導が悪く、放熱効率は金属外輪に比べてはるかに低くなります。

蓄熱効果：発生した熱はすぐに放散されにくく、軸受全体の使用温度が急激に上昇します。

温度による軟化: PU 素材 (特に熱可塑性ポリウレタン (TPU)) の機械的特性は温度に非常に敏感です。ガラス転移温度または比熱たわみ温度（通常はスチールの温度よりもはるかに低い）を超えると、PU 外層の硬度、弾性率、および耐荷重能力が急速に低下します。

永久変形: 高温はまた、PU 材料の熱老化と永久変形を促進し、外輪プロファイル精度の低下につながり、振動と摩擦をさらに悪化させ、最終的にベアリングの故障につながり、高速動作を制限する悪循環を生み出します。

2. 接着剤の耐熱性

PU の外層と内側のスチール製ベアリング リングの間の接着強度も温度に影響されます。高温になると、PU の接着不良、剥離、剥離が発生する可能性があります。 PU の外層がスチール リングから分離すると、ベアリングは完全に動作能力を失います。したがって、接着剤の最大使用温度は、ベアリングの最大速度を制限するボトルネックの 1 つになります。

動的応力と弾性特性

PU 素材の弾性特性は振動減衰の利点をもたらしますが、高い動的応力の下では重要な速度リミッターとなります。

1. 弾性ヒステリシスとエネルギー損失

PU の外層は荷重がかかると弾性変形します。高速連続圧延時には、この弾性変形と復元が高周波で発生します。ポリウレタンは顕著なヒステリシス効果を示します。これは、変形と回復のプロセス中にエネルギーが失われ、そのすべてが熱に変換されることを意味します。

熱増殖: 速度が増加すると、変形周波数が増加し、エネルギー損失と発熱が非線形に増加します。これは内部熱蓄積のもう 1 つの主要な原因であり、上限速度を直接制限します。

2. 遠心力と変形

中型および大型の PU 深溝玉軸受の場合、PU 外層にかかる遠心力は超高速時に大幅に増加します。 PU 材料の密度はスチールの密度より低いですが、高い遠心力により外輪に半径方向の膨張やクリープが発生する可能性があります。

寸法安定性の問題: この変形により、ベアリングと取り付け穴の間の正確な嵌合が損なわれる可能性があり、その結果、ベアリングの動作が不安定になり、振動が増加し、さらにはベアリングが取り付けシートから外れて、機械設計の観点から安全な速度が制限されます。

内部スチールベアリングの設計と潤滑

PU 深溝玉軸受の最大速度は、内部の鋼製軸受の設計とメンテナンスによっても制限されます。

1. 内部すきまと保持器

PU 深溝玉軸受は通常、標準の深溝玉軸受設計に基づいています。内部ラジアルすきまと保持器の種類は最高速度に直接影響します。

すきまの選択: 高速運転中、軸受の温度が上昇し、鋼製の内輪と転動体が膨張し、その結果すきまが減少します。不適切なクリアランス（C2 クリアランスが小さすぎるなど）は、高温で焼き付きを引き起こす可能性があります。したがって、高速に適したクリアランスグレードを選択する必要があります。

ケージの材質: スチール製ケージとプラスチック (ナイロンなど) ケージの最大速度は異なります。ナイロン製ケージは高温で軟化して変形する傾向があり、ベアリングの最大速度がさらに制限されます。

2. 潤滑剤と潤滑方法

PU 深溝玉軸受の最高速度は、潤滑条件によっても制限されます。

グリースの寿命: 事前に潤滑されたベアリングのグリースは高温で急速に酸化および分解し、グリースの寿命が短くなり、潤滑不良や摩擦の急激な増加につながります。したがって、グリースの最高使用温度範囲内で速度を厳密に制御する必要があります。

外部負荷と動作条件

外部条件は、PU ベアリングの最大速度に総合的な影響を与えます。

1. ラジアル荷重とアキシアル荷重

ベアリングが負担する等価動的荷重は、許容速度を決定する際の重要な要素です。

高荷重制限: 荷重が高くなると、転動体と軌道の間の接触応力が増加し、PU 外層の弾性変形が増加し、より多くの熱が発生します。過度の応力による急激な疲労や PU 外層の損傷を防ぐには、それに応じて最高速度を下げる必要があります。

2. 放熱環境

ベアリングの周囲温度と放熱条件は、その安定動作範囲に直接影響します。周囲温度が高い状態では、ベアリングの温度上昇マージンが減少するため、過熱や故障を防ぐために速度を下げる必要があります。適切な放熱設計(周囲の金属構造や強制空冷など)により、許容速度をある程度まで高めることができます。