深溝玉軸受は何に使用されますか?

深溝玉軸受 世界で最も広く使用されているベアリングのタイプです 、家電製品から産業機械まであらゆるものに使用されています。これらは、主にラジアル荷重を処理すると同時に、両方向の中程度のアキシアル (スラスト) 荷重もサポートするように設計されており、数十の業界にわたる多用途で信頼性が高く、コスト効率の高いソリューションとなっています。

深溝玉軸受とは何ですか?

深溝玉軸受は、内輪、外輪、ボールのセット、およびボールを所定の位置に保持する保持器で構成されます。 「深溝」とは軌道の形状を指します。両方のリングの溝は標準のボール ベアリングに見られる溝よりも深いため、より高いラジアル荷重と適度なアキシアル荷重を同時に受けることができます。

標準 6204深溝ボールベアリング たとえば、内径 20 mm、外径 47 mm、幅 14 mm は、モーターやポンプにとって十分コンパクトでありながら、12.7 kN を超える動定格荷重が可能です。

深溝玉軸受の主な用途

電気モーターと発電機

深溝玉軸受は電動モーターのデフォルトの選択肢です。彼らは効率的に動作します 高い回転速度 - 多くの場合 10,000 RPM を超える - 低摩擦で発熱も最小限に抑えられます。 HVAC システム、電動工具、産業用ドライブのモーターは、ほぼ普遍的にこれらのモーターに依存しています。一般的な分数馬力モーターは、動作中の軸方向の変位を管理しながらローター シャフトを半径方向に支持するために 2 つの深溝玉軸受を使用します。

自動車用途

自動車では、深溝玉軸受はオルタネーター、スターターモーター、ギアボックス補助シャフト、電動パワーステアリングシステムに使用されています。特に価値があるのは、 EVドライブトレイン 、高速精度と低ノイズが重要です。最新の電気自動車のモーターは最大 20,000 RPM で回転するため、優れた寸法精度と低振動定格 (ABEC-5 以上) を備えたベアリングが必要です。

家電製品

洗濯機、冷蔵庫、エアコン、掃除機はすべて深溝玉軸受に依存しています。一般的なドラム式洗濯機のドラムベアリングは、 ラジアル荷重とアキシアル荷重の合成 1,200 ～ 1,600 RPM の高速回転サイクル中、10 年間の製品寿命にわたって使用できます。ここでは、水や洗剤によるグリースの汚染を防ぐために、密閉型 (2RS または ZZ) が推奨されます。

産業機械およびコンベヤシステム

製造環境では、深溝玉軸受がコンベア ローラー、ポンプ、ファン、コンプレッサーをサポートします。最小限のメンテナンスで機能する機能 (特にグリース潤滑された密閉構成の場合) は、連続使用装置に最適です。工業用ファンは多くの場合 24 時間年中無休で稼働しており、次のようなベアリングが必要です。 50,000時間を超えるL10耐用年数 .

農業および建設機械

トラクター、コンバイン、掘削機では、ギアボックス、ホイールハブ、油圧ポンプアセンブリに深溝玉軸受が使用されています。これらの用途では、衝撃荷重、汚れ、-30°C ～ 120°C の温度変動に耐えられるベアリングが必要です。

医療および歯科機器

高精度深溝玉軸受は、歯科用ドリル、手術器具、画像機器などに使用されています。歯科用ハンドピースは次の速度で回転できます。 最大400,000 RPM 、非常に厳しい公差を備えた超小型ベアリング（内径 1 mm から）と、ステンレス鋼やセラミックなどの耐食性材料が必要です。

ロボティクスとオートメーション

関節アクチュエーター、サーボ モーター、ロボット アームのリニア ドライブには、低摩擦、高速性能、位置精度を兼ね備えた深溝ボール ベアリングが使用されています。窒化ケイ素ボールを使用したハイブリッド セラミックのバリエーションは、その利点によりロボット工学分野でますます人気が高まっています。 密度が 40% 低下 鋼球に比べて高速時の遠心力が軽減されます。

負荷処理能力

定格荷重を理解することは、エンジニアが適切なベアリングを選択するのに役立ちます。以下の表は、一般的な深溝玉軸受サイズの代表的な動定格荷重を示しています。

密封型深溝玉軸受と開放型深溝玉軸受

正しいシール配置を選択することは、ベアリングの性能と耐用年数に大きく影響します。

• オープンベアリング (接尾辞なし): 外部給油方式のクリーン環境に適しています。オイルバス潤滑のギアボックスによく見られます。
• ZZ（メタルシールド）： 摩擦の増加を最小限に抑えて固体粒子の侵入を防ぎます。モーターやファンなどに使用されます。
• 2RS（ゴムシール）： 湿気や埃に対して優れた保護を提供します。グリースが封入されているのでメンテナンスフリーです。家電製品、ポンプ、食品機械などに最適です。
• 2RZ (低摩擦ゴムシール): 2RS のシール効果と ZZ の低抵抗の間の妥協点。エネルギー効率が重視される用途に使用されます。

他のタイプのベアリングと比較した主な利点

深溝玉軸受は、次の理由から多くの状況で好まれます。

• 双方向アキシアル荷重支持: 円筒ころ軸受とは異なり、コンポーネントを追加することなく両方向のスラスト荷重に対応できます。
• 高速機能: ボールの質量と接触面積が小さいため、ローラーベアリングと比較して遠心力が減少します。
• 低騒音・低振動： 精密研磨されたレースウェイと最適化されたボール補体により、医療機器や家庭用電化製品で重要な音響放射が低減されます。
• 幅広い可用性とコスト効率: 大量生産により、これらのベアリングは市場で最も手頃な価格になり、数十の世界的メーカーから標準サイズが入手可能です。
• コンパクトなデザイン: 断面が小さいため、アンギュラコンタクトや円すいころ軸受が現実的ではない、スペースに制約のある設計への統合が可能になります。

考慮すべき制限事項

多用途性にもかかわらず、深溝玉軸受はあらゆる用途に適しているわけではありません。

• シャフトとハウジングの間の重大なミスアライメントには対応できません。通常は次の点に制限されます。 ±0.1°～±0.15° 。軸の位置ずれには自動調心玉軸受または自動調心ころ軸受が適しています。
• 重いラジアル荷重の場合、円筒ころ軸受または円すいころ軸受は、点接触ではなく線接触により、より高い定格荷重を提供します。
• 垂直ポンプのスラスト面など、純粋に軸方向の用途では、アンギュラ コンタクトまたはスラスト ベアリングの方が適しています。

適切な深溝玉軸受の選び方

ベアリングをアプリケーションに適合させるには、次のプロセスに従ってください。

1. 機械の設計仕様または測定データを使用して、ラジアル荷重とアキシアル荷重の大きさを決定します。
2. 必要な動作速度 (RPM) を特定し、選択した潤滑タイプのベアリングの定格速度制限と比較します。
3. 次の式を使用して、必要な L10 ベアリングの寿命を計算します。 L10 = (C/P)3 × 10⁶ / (60 × n) ここで、C は動的定格荷重、P は等価動的荷重、n は RPM 単位の速度です。
4. 環境条件 (温度、汚染、湿気) に基づいてシール配置を選択します。
5. しまりばめまたはすきまばめの ISO 15 公差クラスを参照して、シャフトおよびハウジングとの寸法互換性を確認します。
6. 材質を選択してください: ほとんどの用途には標準クロム鋼 (52100)、腐食環境にはステンレス鋼、高速または電気絶縁要件にはハイブリッド セラミック。

業界標準とメーカー

深溝玉軸受を標準化 ISO 15 および DIN 625 、メーカー間での寸法互換性を確保します。主要な世界的サプライヤーには、SKF、NSK、FAG (シェフラー)、NTN、JTEKT (Koyo)、ティムケンなどがあります。各メーカーは、アプリケーション エンジニアリング サポートと、ミニチュア ベアリング (ボア 1 mm から) から大ボア バリエーション (ボア 320 mm 以上) までをカバーする拡張製品ラインを提供しています。

ベアリングを購入するときは、必ず次のことを確認してください。 ABEC精度クラス (または ISO 公差クラスと同等) がアプリケーションで必要となります。標準的な機械では ABEC-1 または ABEC-3 が使用されますが、精密工作機械や医療機器では通常 ABEC-5、ABEC-7、または ABEC-9 が必要です。