HZ-800 バイメタル複合軸受：潤滑と用途

HZ-800バイメタル複合ベアリングとは？

HZ-800 バイメタル複合軸受は、2 つの異なる金属層を単一の統一された構造コンポーネントに永久的に結合する冶金的結合プロセスを通じて設計された高性能すべり軸受ソリューションです。外層（通常はスチール製の裏当て）は、圧入による取り付け力やベアリング ハウジングを介して伝わる構造的負荷に耐えるのに必要な機械的強度と寸法剛性を提供します。内側の機能層は、鉛青銅、錫青銅、アルミニウムベースの合金などの慎重に配合された軸受合金で構成され、回転またはスライドするスチールシャフトに対する信頼性の高い動作に必要な、低摩擦、良好な適合性、適切な硬度といった摩擦特性を実現します。

このバイメタル構造により、HZ-800 バイメタル複合ベアリングは単一材料の代替ベアリングに比べて決定的な利点をもたらします。普通鋼製ブッシュには、負荷がかかった状態で鋼製シャフトに接触するために必要な表面適合性と耐焼付き性が欠けています。ソリッドブロンズベアリングは摩擦学的に機能しますが、高価であり、不必要な材料重量が追加されます。 HZ バイメタル構造は、適切な材料を必要な場所に正確に配置することでこのトレードオフを解決します。つまり、強度が必要な場所には構造用鋼、トライボロジー界面が発生する場所には軸受合金を使用し、いずれかの材料のみで達成できるよりも同時に強度が高く、軽量で、経済的なコンポーネントを生成します。

HZ バイメタルベアリングの性能を定義する材料特性

HZ バイメタル複合軸受の性能範囲は、軸受層の特定の合金組成、2 つの層間の冶金的結合の品質、および仕上げ穴と外径の寸法の精度によって決まります。 HZ-800 グレードのベアリングは、負荷容量、疲労強度、熱伝導率のバランスの取れた組み合わせを実現するように配合されており、低速で移動する車両のサスペンション部品から産業用駆動システムの高速回転機械に至るまで、幅広い機械用途に対する多用途のソリューションとして位置付けられています。

軸受合金層 HZ-800 バイメタル複合ベアリング 信頼性の高い動作を支えるいくつかの重要な摩擦特性を示します。良好な埋め込み性により、ベアリングのクリアランスに侵入した微細な汚染粒子が循環してシャフトとベアリング表面の両方に摩耗損傷を引き起こすのではなく、軟質合金の表面に埋め込まれます。適合性により、負荷がかかるとベアリング表面がわずかに微小変形し、応力が集中して表面疲労が促進される小さなシャフトの位置ずれや幾何学的欠陥が補償されます。この合金のスチールシャフトとの適合性により、限界潤滑条件下でも凝着摩耗や焼付きのリスクが最小限に抑えられます。この特性は、完全な流体力学的油膜がまだ確立されていない重要な始動段階で特に価値があります。

HZ バイメタルベアリングの基本的な潤滑要件

HZ バイメタル軸受の材料の特性により、HZ バイメタル軸受はオイル潤滑環境で動作する必要があります。これはオプションの動作条件ではなく、これらのベアリングを組み込んだ機械の仕様、設置、メンテナンス全体を通じて尊重されなければならない基本的な設計要件です。自己潤滑性の焼結青銅軸受や、独自の構造内に潤滑剤を運ぶポリマー製滑り軸受とは異なり、HZ-800 バイメタル複合軸受は、動作中に軸受合金表面をシャフト表面から分離するために、外部から供給される潤滑膜に依存します。

連続潤滑膜が存在すると、いくつかの重要な機能を同時に実行します。2 つの金属表面を物理的に分離し、金属間の直接接触と、その結果生じる摩擦と摩耗を排除します。界面の残留摩擦によって発生する熱を奪い、軸受合金を軟化させて耐荷重を低下させる可能性のある熱の蓄積を防ぎます。また、ベアリング表面に蓄積して摩耗を引き起こす可能性のある摩耗粒子や汚染物質を洗い流します。 HZ バイメタル複合ベアリングを適切な潤滑なしで (たとえ短時間であっても) 使用すると、急速な表面損傷、寸法損失、そして最終的にはベアリングボア内のシャフトの壊滅的な焼付きの危険があります。

異なる動作条件に対応する 3 つの潤滑設計

さまざまな用途シナリオに応じて、HZ バイメタル複合軸受は通常、3 つの潤滑条件に合わせて設計できます。各潤滑設計は、特定用途の速度、負荷、デューティサイクル特性に合わせて設計されており、機械が使用中に遭遇する動作条件の全範囲にわたってベアリング界面に適切な潤滑膜が維持されるようにします。エンジニアリング段階で正しい潤滑設計を選択することは、HZ-800 バイメタル複合ベアリングを使用するあらゆる用途において最も重要な決定事項の 1 つです。

低速用途のグリース潤滑

低速動作シナリオでは、HZ バイメタル複合軸受はグリース潤滑用に設計できます。組み立て中に軸受表面にグリースが塗布され、使用中にグリース ニップルまたはハウジングに統合された潤滑ポートを通じて定期的にグリースが追加されます。グリース潤滑は、加圧供給システムを必要とせず、重力下で流体オイルが経験する排水損失なしに軸受界面に保持され、汚れ、塵、水などの外部汚染物質の侵入に対してある程度の保護を提供するため、低速用途に適しています。

グリース潤滑 HZ-800 バイメタル複合軸受が指定される一般的な低速用途シナリオには、自動車のバランスブリッジ、ばね鋼板、ブレーキシュー、ステアリングナックル、パンチガイド、ブルドーザーの駆動輪、および従動輪が含まれます。これらの用途では、シャフト速度が十分に低いため、完全な流体力学的油膜を維持することができず、ベアリングは、グリース膜が主な表面保護を提供する混合潤滑または境界潤滑条件下で動作する必要があります。再潤滑間隔は、動作温度、軸受負荷、シャフト速度、および環境汚染レベルに基づいて慎重に決定し、初期充填量が枯渇するか劣化する前に新しいグリースが軸受表面に確実に到達するようにする必要があります。

中速用オイルカップ潤滑

中速動作シナリオでは、HZ バイメタル複合軸受はオイル カップ潤滑を装備するように設計できます。このシステムでは、潤滑油の小さなリザーバが軸受の上に取り付けられ、計量オリフィス、ウィック、または点滴供給機構を通じて軸受表面にオイルが供給されます。オイルカップ潤滑は、軸受界面に新鮮な流体オイルを継続的に制御して供給し、グリースよりも優れた膜形成と熱放散を実現しながら、完全加圧強制供給潤滑システムの複雑さとコストを回避します。

HZ-800 バイメタル複合ベアリングのオイル カップ潤滑の恩恵を受ける中速アプリケーションには、コネクティング ロッド、パンチングおよびシャーリング工作機械のシャフト、コンベア ホイールなどがあります。これらの用途では、シャフトの表面速度は、好ましい負荷条件下で部分的な流体力学的油膜を生成するのに十分な速さであり、カップからの継続的な油供給により、シャフトの回転と重力排出によってベアリングのクリアランスから油膜が移動するときに、油膜が確実に補充されます。定期的なメンテナンス間隔でオイル カップ リザーバをチェックして補充し、周囲の機構に過剰なオイルが溢れないよう、ベアリングの消耗率に合わせて送り速度を調整する必要があります。

高速用途向けの油浸潤滑

高速動作のシナリオでは、HZ バイメタル複合軸受は油浸潤滑用に設計できます。この場合、軸受は循環オイルバス内に部分的または完全に浸されて動作するか、シャフトまたはハウジングの専用の穴あけを通じて加圧油が供給されます。油浸潤滑は、最高レベルの潤滑膜保護、最も効果的な熱除去、摩耗粉に対する最適なフラッシング作用を提供するため、最も要求の厳しい HZ-800 バイメタル複合軸受用途に適切な選択肢となります。

油浸潤滑を必要とする高速アプリケーションには、ギア ボックス、オイル ポンプ、オイル シリンダー、エンジン、クラッチが含まれます。適切な粘度のオイルが適切な圧力と流量で供給される限り、シャフト速度が設計荷重下で完全な流体力学的油膜を生成するのに十分であるすべての環境です。特にエンジンやギアボックスの用途では、潤滑システムは通常、オイル ポンプ、フィルター、クーラー、圧力リリーフ バルブを組み込んだ閉ループ加圧回路であり、機械が遭遇する動作速度と負荷の全範囲にわたって各ベアリング位置で正確な油圧と温度を維持します。

用途別の潤滑設計の概要

HZ-800 ベアリングの取り付けと寸法に関する考慮事項

HZ-800 バイメタル複合ベアリングの性能にとって、正しい取り付け方法は、適切な潤滑設計と同じくらい重要です。ベアリングは、ベアリングのシェルが歪んだり、ボアの直径が指定の寸法よりも小さくなったりするのを避けるために、ベアリングの端面全体に力を均一に適用する適切なプレス工具を使用してハウジングに押し込む必要があります (ボアを介してはなりません)。ベアリングの外径とハウジングの穴の間の締まりばめは、ハウジングの材料に過剰な応力を与えたり、ベアリングの合金層を歪めたりすることなく、あらゆる動作荷重条件下でベアリングがハウジング内で回転に対してしっかりと保持されるように、慎重に計算されています。

取り付け後、軸受の内径を測定して、圧入変形によって軸の直径に対して最小クリアランス仕様を下回って軸受の直径が減少していないことを確認する必要があります。ランニングクリアランスが不十分であると、油膜の形成が制限され、動作温度が上昇し、摩耗が促進されます。過剰なクリアランスにより、耐荷重能力が低下し、シャフトのたわみが発生してベアリングのエッジに衝撃荷重が発生します。 HZ-800 バイメタル複合ベアリングが設計耐用年数全体にわたって定格性能を発揮するには、正しいしまりばめ、検証済みのランニングクリアランス、適切なシャフト表面仕上げ、および適切に設計された潤滑の組み合わせがすべて、動作の最初の瞬間から適切に配置されている必要があります。