ギアボックスのシャフトははすば歯車の歯によって横方向に押され、またはすば歯車の噛み合いによって生じる反力によって自身の中心線に沿って押されます。機械が始動するたびに、ポンプインペラはそのシャフトをモーター端に対して後方に押します。ファンブレードは一定の空気力学的な推力を生成し、非駆動側のベアリングに負荷をかけます。これらのシステムのいずれにおいても、アキシャル ベアリングはシャフトが軸に沿って移動するのを防ぎます。
スラストベアリングとも呼ばれるアキシャルベアリングは、シャフトに平行に作用する力を受け入れるように設計されたコンポーネントです。最も一般的な仕様の間違いは、アキシアル荷重を二次的な考慮事項として扱うことです。専用のアキシアルベアリングが提供されていない場合、荷重はシール、ショルダー、エンドカバーによって吸収され、すぐに摩耗して予期せぬ故障が発生します。
結論
すべてのアキシアル荷重に専用の軸受面を与え、材料が接触圧力と滑り速度に耐えられることを確認し、外部潤滑または軸受コンパウンド内に埋め込まれた潤滑がサービス期間全体にわたって持続することを確認します。
アキシアルベアリングの実際の機能
アキシアルベアリングはシャフトの中心線に平行に作用する荷重をサポートし、ラジアルベアリングはシャフトの中心線に垂直に作用する荷重をサポートします。ほとんどの機械は両方のタイプの荷重を同時に発生させるため、ベアリングの配置には通常、1 つのラジアル ベアリングと 1 つのアキシャル ベアリング、または両方向に対応する複合ベアリングが含まれています。
軸方向の力は珍しいことではありません。はすば歯車がトルクを伝達する場所、ポンプの羽根車が油圧を発生させる場所、ファンが空気を移動させる場所、スクリューコンベアが材料を圧縮する場所、リニアアクチュエータが回転シャフトを押す場所など、あらゆる場所に発生します。これらの原因のいずれかを無視すると、ベアリングの問題と呼ばれる障害が発生しますが、実際には設計上の問題です。
ベアリング業界では、アキシアルベアリングを 2 つのグループに分類しています。転動体スラストベアリングはボールまたはローラーを介して荷重を伝達し、中程度の荷重での高速化に適しています。滑りスラスト軸受は、潤滑剤の薄膜または材料に埋め込まれた固体潤滑剤を通じて荷重を伝達し、コンパクトなスペース、衝撃荷重、およびメンテナンスフリーのサービスに適しています。
アキシアルベアリングの 3 つの一般的なファミリー
スラスト玉軸受は軽度から中程度のアキシアル荷重を負荷し、高速で動作します。接触面積が小さいため摩擦は低く抑えられますが、振動、衝撃、または継続的な大きな推力には適していません。
負荷が増大する箇所にはスラストローラーベアリングが引き継ぎます。スラスト円筒ころ軸受は線接触を採用し、高い剛性を実現します。スラスト自動調心ころ軸受は自動調心機能を追加します。これは、シャフトのたわみやハウジングの位置ずれが避けられない場合に必要になります。
スラストワッシャーは、小型機械で最も広く使用されているアキシャルベアリング形式です。スラストワッシャーは、回転シャフトの肩部と固定面の間に位置する平らなリングで、予測可能な摩擦レベルで制御された滑りインターフェースを提供します。固体潤滑剤が埋め込まれた耐摩耗性コンパウンドで作られている場合、単一のスラストワッシャーではるかに大きな転動体アセンブリを低コストで置き換えることができます。の 耐摩耗性スラストワッシャー ステアリングシステムやポンプなどに使用される構造がその代表例です。
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アキシアルベアリングのオプションの概要
ファミリを選択する前に、負荷容量、速度性能、摩擦、潤滑、設置スペースという 5 つの基本基準に基づいて各オプションがどのように機能するかを比較してください。
この表は、スライディング スラスト ワッシャーが多くの製品に使用されている理由を示しています。ワッシャーはコンパクトで、多くのグレードが自己潤滑性を備えており、材料の選択により高荷重の領域に押し込まれる可能性があります。
材料の選択により実際の荷重制限が設定される
滑りアキシアルベアリングの場合、ワッシャーまたはプレートの材質が実際の性能範囲を決定します。形状は重要ですが、材料が耐えられる接触圧力と圧力速度 (PV) 値が耐用年数を決定します。
バイメタルグラファイト銅と錫青銅が最上位に位置し、無機フィラーを使用した鋼ベースのグレードがそれに続きます。多孔質焼結銅とエンジニアリング プラスチックにより、より軽いデューティ サイクルをカバーします。重要な違いの 1 つは、ベアリングが自己潤滑であるか境界潤滑であるかです。自己潤滑グレードは材料の内部に固体潤滑剤を保持しているため、外部からの油の供給は必要ありません。境界潤滑グレードは、規定の間隔で補充される薄い油層に依存します。この違いにより、メンテナンスのスケジュールが大きく変わります。の POM鉛フィラー付き黒色スラストワッシャー は、この範囲の境界潤滑端向けに設計されています。に関する記事 自己潤滑設計と境界潤滑設計 では、両方のアプローチを実践的に詳しく説明します。
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アキシアル滑りベアリングはほぼすべての機械分野で使用されていますが、一部の業界では他の業界よりも一貫して消費されています。
ステアリングコラム、トランスミッション、オイルポンプ、調整機構にはスラストワッシャーが標準装備されているため、自動車用途が最大のシェアを占めています。産業用ギアボックスとパワートレイン ドライブがそれに続き、ポンプ、コンプレッサー、バルブもそれに続きます。なぜなら、そこでは油圧推力が日常的な動作条件であるためです。マテリアルハンドリング、建設、農業、海洋機械は、規模は小さいものの安定した生産量で全体像を完成させます。
段階的なアキシャルベアリングの選択
信頼性の高いアキシアルベアリング仕様への最速のパスは、6 ステップのワークフローです。
1. アキシアル荷重を定義する
定常状態の推力と過渡ピークの両方を計算します。定常状態の荷重のみに選択されたベアリングは、最初の衝撃イベントで破損します。
2. スライド速度の確立
接触圧力と滑り速度を乗じてPV値を求め、対応できない材料を選別します。
3. 潤滑戦略の決定
乾式またはグリースを一度だけ塗布する場合は、自己潤滑グレードを選択してください。オイル供給システムでは、より広範囲でより経済的な材料が利用可能になります。
4. 環境を確認する
高 temperatures require graphite or inorganic fillers. Aggressive media demand stainless steel or engineering plastic bases.
5. 取り付けの詳細を確認する
シャフトの肩部は直角でなければならず、ハウジングの穴は正しい深さを持っていなければならず、また、相手面の硬さは傷がつきにくいものでなければなりません。
6. 摩耗寿命を計画する
滑りアキシアル軸受の摩耗はPV値にほぼ比例するため、累積運転時間を見積もって点検間隔を設定してください。
これらの各ステップには、エンジニアリング作業として約半日かかります。 1 つスキップすると、マシン全体が 1 週間停止する可能性があります。
メンテナンスとコンプライアンスチェック
アキシアルベアリングが使用開始になったら、ベアリングファミリーと材質に応じたメンテナンスを行う必要があります。主要な検査のたびに、ダイヤルインジケータを使用してアキシアルすきまを確認してください。コンパクト スラスト ワッシャーの摩耗限界は、元のクリアランスと荷重レベルに応じて 0.2 ～ 0.5 mm が一般的です。
自己潤滑型スラストワッシャーの場合は、設計にグリース チャネルが含まれていない限り、グリースを追加しないでください。余分なグリースはほこりを捕らえ、研磨ペーストに変わります。給油設計の場合は、正確な補充間隔に従ってください。の オイルホールスラストワッシャー 予定されたオイル量が摺動界面に効率的に到達するように、定義された潤滑経路を使用して生成されます。
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