ベアリングクリアランスとは？内部の遊びとフィット感• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、マルチャー、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用できます。 ベアリングクリアランスとは？内部の遊びとフィット感• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、マルチャー、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用できます。

ベアリングクリアランスとは？内部の遊びとはめあい

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ベアリングクリアランスの理解

定義: ベアリングクリアランスとは何ですか?

ベアリングクリアランス （内部すきままたはベアリング遊びとも呼ばれる）とは、転動体が両方の軌道輪に同時に接触するまでに、一方の軌道輪が他方の軌道輪に対してラジアル方向（ラジアルすきま）またはアキシアル方向（アキシアルすきま）に移動できる総距離です。簡単に言えば、熱膨張、荷重たわみ、および締まりばめの影響を考慮した、組み立て前のベアリングに組み込まれた「ゆるみ」または「遊び」の量です。.

適切なベアリングクリアランスは、ベアリングの最適な性能にとって非常に重要であり、荷重分散、摩擦、騒音、回転精度、そして寿命に影響を与えます。クリアランスが小さすぎると過熱や早期故障の原因となり、クリアランスが大きすぎると騒音が発生します。, 振動, 、およびシャフトの位置が不正確になります。.

ベアリングクリアランスの種類

1. ラジアル内部クリアランス

最も一般的に指定されるタイプ:

  • 意味： 内輪が外輪に対して半径方向に移動できる距離
  • 測定： 片方のレースを固定し、もう一方のレースの最大半径変位を測定する
  • 標準値: 小型から中型のベアリングの場合、5～50マイクロメートル（0.0002～0.002インチ）
  • 影響: ラジアル剛性、荷重分布、ラジアル回転精度

2. 軸方向内部すきま

特定のベアリングタイプにとって重要:

  • 意味： 内輪が外輪に対して軸方向に移動できる距離
  • 関連するもの: アンギュラーコンタクトベアリング、テーパーローラーベアリング
  • 調整： 多くの場合、シム調整やナット締め付けで調整可能
  • 影響: 軸方向剛性、予圧、スラスト容量

クリアランス分類

ベアリングは標準化されたクリアランスクラスで製造されています。

ISOクリアランスグループ

  • C2: クリアランスが通常より狭い（狭い）
  • CN（通常）: ほとんどのアプリケーションに対応する標準クリアランス
  • C3: クリアランスが通常より大きい（緩い）
  • C4: C3より大きいクリアランス（さらに緩い）
  • C5: C4（最大標準クリアランス）を超えるクリアランス

選考基準

アプリケーションに応じて適切なクリアランスを選択します。

  • C2（タイト）： 低騒音アプリケーション、最小限のシャフト振れ、低い動作温度
  • CN（通常）: ほとんどの一般的な産業用途の標準
  • C3（ルーズ）: 高い干渉嵌合、高い動作温度、重い荷重、球面ころ軸受
  • C4、C5: 非常に高い温度、非常に強い干渉嵌合、大きな熱膨張を伴う大型ベアリング

運転クリアランスに影響を与える要因

初期クリアランスと動作クリアランス

クリアランスは設置から操作まで次のように変わります。

クリアランス削減係数

  • 干渉嵌合（シャフト）: シャフトにタイトフィットすることで内輪が拡張され、クリアランスが減少します（通常、干渉は70～80%）。
  • 干渉嵌合（ハウジング）： ハウジングにタイトフィットすることでアウターレースが圧縮され、クリアランスが減少します（通常、干渉は10～20%）。
  • 動作温度: 内輪（シャフトと一緒に回転する）は通常、外輪よりも高温になり、差膨張によりクリアランスが減少する。
  • 負荷： 加えられた荷重によりレースが弾性変形し、有効クリアランスが減少する

クリアランス増加要因

  • ベアリングの摩耗: 材料の除去により、時間の経過とともにクリアランスが増加する
  • 塑性変形: ブリネル加工やへこみ加工によりクリアランスが増加する
  • 人種の拡大: 不適切な干渉により、レースがフィットして回転し、溝が摩耗します

運転クリアランスの計算

最終的な運用許可では、すべての影響を考慮する必要があります。

  • 運転クリアランス = 初期クリアランス – はめあい減少 – 熱減少 + 摩耗
  • 適切な設計により、最終的な動作クリアランスは小さな正の値になります。
  • ゼロまたは負の運転クリアランスは予圧を引き起こし、摩擦と熱を増加させる。

不適切なクリアランスの影響

クリアランスが小さすぎる（タイトベアリング）

  • 過度の摩擦: 接触荷重が大きいと摩擦と発熱が増加する
  • 過熱： 破壊温度に達する可能性がある（120°C以上）
  • 早期疲労： 高負荷はベアリングの疲労寿命の消費を加速する
  • ノイズ： ベアリングがきつく締まっていると、高音のキーキー音が出ることがあります
  • 発作リスク: 極端な場合にはベアリングの焼き付きを引き起こす可能性がある

クリアランスが大きすぎる（ベアリングが緩んでいる）

  • 衝撃荷重: 転動体が荷重反転時にレースに衝突する
  • ノイズ： 聞こえるガタガタ音やノック音
  • 振動： 衝撃による振動の増加と不均一な荷重分布
  • 精度の低下: 過剰 シャフトの振れ および位置誤差
  • 加速摩耗: 衝撃荷重と横滑りは摩耗を加速させる
  • ケージの損傷: クリアランスが大きすぎるとケージが損傷する可能性がある

測定方法

取り付け前（ベアリング未装着時）

ラジアルクリアランス測定

  • 外輪を支え、内輪に小さなラジアル荷重をかける
  • ダイヤルインジケータで変位を測定する
  • 標準値: 中型ベアリングの場合10～30µm
  • メーカーの仕様と比較する

フィーリング法（定性）

  • 片方のレースを押さえ、もう片方を手で動かす
  • 経験豊富な技術者は、クリアランスが適切かどうかを評価できます。
  • 正確ではないが、迅速な検証には役立つ

インストール後

軸変位法

  • 取り付けたベアリングの場合は軸方向の力を加える
  • 軸方向変位を測定（ラジアルクリアランスに関連）
  • シャフト端へのアクセスが必要

振動解析

  • クリアランスが大きすぎると高周波振動が増加する
  • 衝撃の痕跡 時間波形
  • ベアリングの固有振動数の変化

クリアランス選択ガイドライン

温度上昇の考慮

  • ベアリング温度の上昇を予測する（通常、周囲温度より20～60℃高い）
  • 内輪と外輪の差膨張を計算する
  • 最適な動作クリアランスを確保するために初期クリアランスを選択する
  • 経験則: 100mmボアのベアリングの場合、温度差1°Cごとにクリアランスが1µm減少します。

干渉フィット補正

  • タイトシャフトフィット：C3またはC4を使用して内輪の膨張を補正します
  • シャフトの緩み嵌合：CNまたはC2が適切である可能性があります
  • ハウジングのフィット効果はシャフトのフィット効果よりも通常は小さい

アプリケーション固有の選択

  • 精密アプリケーション: 振れを最小限に抑えるC2またはCN
  • 電気モーター: C3はシャフトのタイトフィットと温度上昇により一般的
  • 高温サービス: 熱膨張を考慮したC4またはC5
  • 重い荷物: C3またはC4、負荷時のクリアランスの若干の減少は許容可能

振動と診断との関係

振動特性への影響

  • 過度のクリアランスは非線形振動応答を生み出す
  • 複数 倍音 衝撃荷重から
  • 広帯域高周波ノイズ
  • 速度に比例しない不規則な振動

診断指標

  • 全体的な振動レベルが時間の経過とともに増加すると、摩耗によりクリアランスが増加することを示唆する。
  • 高周波の衝撃は過剰なクリアランスを示す
  • ベアリング剛性の変化は 臨界速度
  • 温度モニタリングにより、タイトベアリング（高温）と通常ベアリングの違いが明らかになる。

ベアリングクリアランスは、最適なベアリング性能を確保するために適切に選定・検証する必要がある重要な仕様です。クリアランスが振動、騒音、そしてベアリング寿命にどのように影響するかを理解することで、より適切なベアリング選定、適切な設置方法、そしてベアリング状態の効果的な診断が可能になります。.

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