ベアリングの予圧とは？剛性と精度• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、粉砕機、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されます。 ベアリングの予圧とは？剛性と精度• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、粉砕機、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されます。

ベアリングの予圧とは？剛性と精度

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ベアリングの予圧を理解する

定義: ベアリングのプリロードとは何ですか?

ベアリングの予圧 （プレロードまたは初期荷重とも呼ばれる）は、内部の歪みを排除するためにベアリングに意図的に適用される制御された圧縮荷重です。 クリアランス 転動体と軌道輪の間にわずかな干渉が生じます。予圧をかけることで、あらゆる運転条件下ですべての転動体が軌道輪と常に接触し、予圧がなければ発生するはずのわずかな内部遊びが排除されます。これにより、荷重分散と耐振動性が向上し、より剛性が高く、より高精度な軸受システムが実現します。.

予圧は、高い剛性、精密なシャフト位置決め、あるいは変動荷重や振動荷重を伴う動作が求められる用途において不可欠です。工作機械のスピンドル、精密機器、高速機械などでは、予圧が標準的な方法となっています。 不安定 予防が重要です。.

目的と利点

1. 剛性の向上

プリロードの主な利点:

  • 荷重下でのたわみを許容するクリアランスを排除
  • すべての転動体が接触し、すべての転動体に荷重が分散される
  • ベアリングの剛性は、予圧をかけていないベアリングに比べて2～5倍に増加します。
  • シャフトのたわみを減らし、システムの剛性を向上

2. 精度と精密度の向上

  • 排除する シャフトの振れ ベアリングクリアランスから
  • 正確で再現性のあるシャフト位置決めを実現
  • 精密機械（工作機械、計測機器）に重要
  • 削減 振動 伐採関連の影響から

3. 横滑り防止

  • 転動体が滑らずに確実に転がることを保証
  • 軽負荷時や高速走行時には特に重要
  • スキッドはベアリングの急速な摩耗と表面損傷を引き起こす
  • プリロードは、純粋な転がりに対して適切な接触力を維持します。

4. ノイズ低減

  • 内部クリアランスによるガタつきを解消
  • より静かでスムーズな動作を実現
  • 人や敏感な機器の近くでの用途に重要

5. 安定性の向上

で ローターダイナミクス:

  • ベアリングの剛性が増すと 臨界速度
  • 改善する 減衰 特徴
  • ベアリングによる不安定性を防ぐ
  • 外部振動の影響を受けにくくする

プリロードの種類

1. 固定（リジッド）プリロード

温度や速度に関係なく一定のプリロード：

  • 方法： スペーサー、シム、またはロックナットを特定の位置に設定
  • 特徴: 高い剛性、正確な制御
  • 制限事項: 温度が上昇すると過負荷の危険があります
  • アプリケーション 工作機械スピンドル、精密機器

2. スプリング（弾性）プリロード

スプリングによって維持されるプリロードにより熱補償が可能:

  • 方法： ウェーブスプリング、ベルビルワッシャー、またはコイルスプリング
  • 特徴: 過負荷をかけずに熱成長に対応
  • 利点: 温度変化に対する寛容性
  • アプリケーション 温度変化があり、精度要件がそれほど厳しくないアプリケーション

プリロードメソッド

軸方向予圧（最も一般的）

対面または背中合わせの取り付け

  • 2つのアンギュラコンタクトベアリングが互いに対向して取り付けられている
  • ベアリングを押し付ける軸方向の力
  • 両方向の軸方向クリアランスを排除
  • 工作機械および高精度アプリケーションの標準

調整可能なプリロード

  • ロックナットまたはねじ付きリテーナーを調整してプリロードを設定します
  • トルク、軸力、またはベアリング温度上昇によって測定
  • 組み立て時やメンテナンス時に調整可能

ラジアルプリロード

  • レースとシャフト/ハウジング間の干渉嵌合により、ラジアルスクイーズが発生
  • 転動体がレース間で半径方向に圧縮される
  • 軸方向予圧よりも一般的ではない
  • 一部のシールベアリングや特殊用途で使用される

プリロード振幅の選択

軽いプリロード

  • 力： 1-5%のベアリング動荷重定格
  • メリット 摩擦の増加を最小限に抑えながら剛性を向上
  • アプリケーション 一般精密機械

中程度のプリロード

  • 力： 5-10%の動的定格
  • メリット 高い剛性、優れた精度
  • アプリケーション 工作機械スピンドル、精密駆動装置

重いプリロード

  • 力： 10-20%の動的定格
  • メリット 最大限の剛性と安定性
  • 制限事項: 摩擦が大きく、発熱し、寿命が短くなる
  • アプリケーション 超精密アプリケーション、低速高剛性要件

デメリットと考慮事項

摩擦と熱の増加

  • プリロードは接触荷重と摩擦を増加させる
  • 動作温度が上昇します（通常、プリロード前の温度より5～20°C高くなります）
  • 高温は潤滑油の劣化を加速させる
  • 冷却や潤滑の強化が必要な場合があります

ベアリング寿命の短縮

  • プリロードは動作負荷を増加させる
  • ベアリング寿命計算には予圧効果を考慮する必要がある
  • 過度の予圧は寿命を著しく縮める可能性がある
  • トレードオフ：剛性/精度 vs. 寿命

熱感度

  • 固定予圧は温度上昇とともに増加する（差膨張）
  • 熱膨張を考慮しないと過負荷につながる可能性がある
  • スプリングのプリロードは温度変化に対応します
  • 設計では動作温度範囲を考慮する必要がある

アプリケーション

プリロードが不可欠な場合

  • 工作機械スピンドル: 精度と剛性が求められる研削、フライス加工、旋削スピンドル
  • 高速機器： 横滑りや不安定さを防止
  • 精密機器: 計測機器、光学システム
  • 振動荷重: 負荷反転または負荷変動のあるアプリケーション
  • モーメント荷重: 傾斜モーメントを受けるベアリング

プリロードが推奨されない場合

  • 高温アプリケーション（熱過負荷の危険）
  • 非常に高速（摩擦と熱の懸念）
  • 大きな衝撃荷重
  • 剛性よりもベアリング寿命を優先する場合
  • 精度が重要でない一般的な産業用途

ベアリングのプリロードは、ベアリングシステムの性能を向上させる強力なツールであり、剛性と精度の向上、そしてスキッドや不安定性の防止を実現します。しかし、摩擦の増加、発熱、そして寿命の短縮といったトレードオフを考慮し、個々のアプリケーションに最適な性能を実現するには、慎重に設計・適用する必要があります。.

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