円筒形のローラーベアリングは、 自動車、製造、重機などの産業全体で膨大な機械システムで重要な役割を果たします。これらのベアリングは、放射状の荷重容量と堅牢な設計が高いことで知られており、最小限の摩擦で回転シャフトをサポートするように設計されています。ただし、エンジニアと機械演算子の間でよくある質問は、次のことです。 円筒形のローラーベアリングは軸方向の負荷を処理できますか？ この記事の目的は、技術的な洞察、実用的な考慮事項、明確な例を備えた円筒形のローラーベアリングの軸方向の負荷処理機能の詳細な調査を提供することを目的としています。
円筒形のローラーベアリングの理解：構造と機能
円筒形のローラーベアリングは、そのユニークな構造、つまりベアリング軸に平行に配置された一連の円筒形ローラーによって定義されます。このデザインは、それらを球形のローリング要素を使用するボールベアリングと区別します。ローラーとレースウェイの間の線形接触により、接触領域が大きくなり、負荷分布が強化され、ベアリングがより高い放射状負荷を効率的に処理できるようになります。
テーパーまたは球面のローラーベアリングとは異なり、円筒形のローラーベアリングは本質的に軸荷重用に設計されていません。それらの主な機能は、特に高速回転と高放射状の力を含むアプリケーションでの放射状負荷をサポートすることにあります。これらのベアリングは、通常、Nu、N、NJ、NUPの種類など、いくつかのタイプに分割されます。
例：
| ベアリング型 |
放射状負荷容量 |
軸荷重 |
軸軸方向変位 |
| nu |
非常に高い |
なし |
はい |
| ニュージャージー州 |
高い |
限られた（一方向） |
部分的 |
| nup |
高い |
中程度（両方の方向） |
限定 |
この表は、NJやNUPなどの特定の構成のみがある程度の軸荷重を管理できることを示しています。しかし、どの程度まで？深く掘り下げましょう。
円筒形のローラーベアリングは軸方向の負荷を処理できますか？
短い答えは イエスですが、制限があります。標準 円筒形のローラーベアリングは 、主に軸方向の負荷を処理するように設計されていません。NJやNUPなどの特定のタイプは、限られた範囲で軸方向の力を収容できます。
NJ型ベアリングの軸方向負荷処理
NJタイプのベアリングは、内側のリングの片側に肩と別のスラストカラーを備えています。この構成により、ベアリングは一方向の軸荷重をサポートできます。ただし、耐性のある軸方向の負荷の量は、スラストボールベアリングやテーパーローラーベアリングなど、軸方向の力専用に設計されたベアリングの量よりも大幅に低くなっています。
これらのベアリングは、ギアボックスやコンプレッサーなどのアプリケーションで一般的に使用されており、中程度の軸力が放射状の力または熱膨張の二次効果として発生します。ただし、軸方向の荷重がメーカーの仕様を超えないようにすることが重要です。
NUPタイプのベアリングでの軸方向の負荷処理
NUPタイプの円筒ローラーベアリングは、軸方向の負荷処理パフォーマンスをわずかに優れています。それらには、内側のリングに2つの固定肩と、外側のリングに1つの固定された1つのゆるいフランジが含まれており、の軸荷重をサポートできます 両方向 。これにより、電気モーターや鉄道車軸ボックスなど、小さな双方向の軸荷重を備えたアプリケーションに適しています。
ただし、NUPタイプのベアリングであっても、軸方向の負荷容量は一般に 一部にすぎません。 放射状容量のほんのたとえば、100 kNラジアル負荷の定格と評価されたNUPベアリングは、10〜15 kNの軸荷重のみを管理できます。したがって、設計者は、予想される負荷を慎重に計算し、それに応じて正しいベアリングタイプを選択する必要があります。
軸荷重に円筒形のローラーベアリングを使用する場合のエンジニアリングの考慮
使用するかどうかを決定するとき 軸方向の負荷を含むアプリケーションの円筒形のローラーベアリング では、いくつかのエンジニアリング要因を考慮する必要があります。
負荷比分析：エンジニアは、放射状荷重と軸の負荷の比率を評価する必要があります。軸荷重が放射状負荷の20〜25％を超える場合、別のベアリングタイプがより適切になる場合があります。
ハウジングとシャフトのアライメント：ミスアライメントは、特に軸方向の力の下でローラーのストレスを悪化させる可能性があります。適切なアライメントにより、負荷分布が保証されます。
速度と潤滑：特に軸方向の力が存在する場合、高速は摩擦と熱の発生の増加につながる可能性があります。金属間の接触を防ぐためには、適切な潤滑が不可欠です。
マウント構成：NJおよびNUPタイプの正しい取り付けは、適切な軸方向の負荷処理に重要です。不適切なアセンブリは、滑りやフランジの変形を引き起こす可能性があります。
軸方向負荷適合性の例の計算
120 kNの放射状容量と12 kNの軸方向の制限を持つNJタイプベアリングを考えてみましょう。アプリケーションに90 kNの放射状荷重と10 kNの軸方向荷重が含まれる場合、比率は次のとおりです。
軸 /放射状負荷比= 10/90 = 0.111または11.1％
11.1％は安全な制限（通常は15〜20％未満）内であるため、このベアリングは適切であるとみなすことができます。潤滑やアライメントなどの他の条件が適切に対処されます。
より良い軸方向の負荷サポートのための代替
システムの軸荷重が重要な場合、専用の軸サポートを提供する代替ベアリングタイプを考慮することが賢明かもしれません。ここにいくつかあります：
| ベアリングタイプ |
ラジアル負荷 |
軸荷重 |
典型的なアプリケーション |
| テーパーローラーベアリング |
高い |
高い |
車両ハブ、ギアボックス |
| スラストボールベアリング |
低い |
非常に高い |
低速軸荷重アプリケーション |
| 角度接触ベアリング |
適度 |
中程度の高さ |
ポンプ、工作機械 |
この表はその理由を強調しています しばしば、円筒形のローラーベアリングは、 放射状を支配する負荷アプリケーションに選択されます。真の軸サポートのために、テーパーまたは角度の接触ベアリングがしばしばより適しています。
結論
円筒形のローラーベアリングは、放射状負荷には例外的ですが、 能力が限られています。 軸方向の力に関してはNJやNUPなどのタイプはある程度の柔軟性を提供しますが、軸方向の負荷定格は本質的に低くなっています。エンジニアとデザイナーにとって、これらの制限を理解し、実際のアプリケーションのニーズに基づいて適切なベアリングタイプを選択することが不可欠です。
負荷要件を慎重に分析し、技術文書に相談し、設計の制限を検討することにより、光から中程度の軸方向の力を含むアプリケーションで円筒形のローラーベアリングを安全に使用できます。ただし、軸方向の負荷が支配する場合、特殊なベアリングタイプへの切り替えが推奨されるわけではありません。長期的な信頼性と効率に必要です。
