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アンギュラベアリングの荷重について
- アンギュラベアリングがラジアル荷重に強い理由について教えてください。
- 予圧を加えることによりベアリングの剛性が高まる理由を教えてください。
- アンギュラベアリングについての初歩的な質問ですが、ご指導お願いします。
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Ｑ１ アンギュラベアリングがラジアル荷重に強い理由を教えてもらえないで しょうか？ Ａ１ 深溝玉軸受によく似ていて、ベアリングの玉が内輪に接触する角度が １５°⇒ ラジアル荷重；非常に強い、スラスト荷重；非常に弱い ２５°⇒ ラジアル荷重；強い、スラスト荷重；弱い ３０°⇒ ラジアル荷重；弱い、スラスト荷重；強い ４０°⇒ ラジアル荷重；非常に弱い、スラスト荷重；非常に強い の4種類が規格としてあります。 因みに、深溝玉軸受は、０°で殆どラスト荷重は受けれません。 玉と内輪接触面をCAD図やカタログの文面等で確認しますと、判り易いです。 Ｑ２ 予圧を加えることによりベアリング（軸受）の剛性が高まるのは、玉のガタ がなくなるから、…という認識でよろしいのでしょうか？ Ａ１ ＹＥＳですが、正確には玉（ボール）等に与圧が掛かっていて、隙間等の ガタは勿論の事、与圧は外力がその与圧より大きくならないと弾性変形し ない事による剛性アップ（弾性変形による歪みや振動等に強い）が大きい です。
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2の与圧と剛性の考え方ですが、正確に言うとガタが無くなるのは勿論ですが、ＤＢもしくはＤＦの対になっているベアリングを締め上げることにより、玉、内輪、外輪がマイクロオーダーですが、弾性変形をします。 弾性変形することによって物質のバネ定数が上がり、結果として剛性があがります。 メーカー指定の定位置与圧の中与圧であれば、ボールネジのサポートユニットなどが参考になるかと思われます。
お礼
なるほど。弾性変形することにより内部の圧もあがるのですね。ありがとうございます。
アキシャル荷重に限定すればアンギュラー形の方が、高剛性と云えるのではないでしょうか。 深溝形はアキシャル荷重は殆ど掛からない設計をするのが普通ではないでしょうか。 (6)の回答に一票です。 深溝形にスプリングワッシャを入れてガタを無くすことは出来ますが、 剛性を向上する事は出来ないのではないでしょうか。 スラストベアリングを追加するのが定石ではないでしょうか。
1、については単体で見た場合は大きな差は無いと考えます。 通常よく使われる同サイズのベアリングで比較します。 深溝ベアリング ６２※※ アンギュラ ７２※※ (A･B･C) 両型番を比べると分りますが、アンギュラの場合 (A･B･C)が型番の最後に付きます。 この(A･B･C)が外輪・内輪とボール(玉)の接触角を表します。 A・・接触角 30度 B・・接触角 40度(この角度分類はﾒｰｶｰにより違いがあります) C・・接触角 15度 ※深溝は左右対称で 0度 となります。 外輪・内輪とボールが角度を持って接触する事でラジアル方向と アキシアル(スラスト)方向の荷重を効率的に受ける事が前提に 設計されています。 又、内輪・外輪の端面に隙間を設定してあります。 この為に一方向の与圧設定が可能となり、組み合わせによって より剛性を上げることが可能です。 組み合わせに付いては ここでは省略させてもらいます。 ベアリングの玉数・大きさは、外輪内径と内輪外径との差で決まります。 玉の径が大きくなると剛性が上がり、逆に玉の径が小さくなると 高速回転に有利になります。 玉数についても同様です。 現在はより高速を求める傾向にあり、各メーカーで色々なタイプの アンギュラが製造されています。 玉の径は小さくしてベアリング個数を増やして剛性を出す傾向ですね。 多分、1、については組み合わせの前提が不可欠と考えます。 高速回転に対しては深溝の方が優れているデータがありますが ほとんど、アキシヤル荷重はかからない前提です。 一方向に締め付ける(与圧を与える)事で剛性が上がります。 それが出来る構造だと言う事です。(与圧を前提として設計された構造) 与圧を与える為には最低２ケの組み合わせが前提です。 大径の深溝と小径のアンギュラを組合せた構造の機械もあります。 接触角を持たない場合は低与圧しか掛けられない 接触角は大きいほどアキシアル荷重に対して強くなる(与圧を大きく出来る) 与圧が大きくなるほど高速回転時の抵抗も大きくなる 組合せ次第で剛性のバランス(ラジアル・アキシヤル)が調整できます。 組合せ時に重要な要素として 軸精度・ハウジング精度 があります。 与圧方法にしても、定位置・低圧 などの選定で性能は変ります。 訂正 誤-与圧方法にしても、定位置・低圧 などの選定で性能は変ります。 正-与圧方法にしても、定位置・定圧 などの選定で性能は変ります。 玉数については 多くの方がアンギュラは玉数が多いと書かれていますが 実際に一部メーカーの説明にもそう記載されています。 しかし、玉数については規定は無く、海外のメーカーでは国内メーカーより 玉数の少ない物もあります。 当然、深溝でも低い与圧が可能で(方向性は無し)モーターなどの組み付け時は ウェイブワッシャーなどで極めて小さい定圧の与圧を与えます。
お礼
ありがとうございます。 ＞外輪・内輪とボールが角度を持って接触する事でラジアル方向と アキシアル(スラスト)方向の荷重を効率的に受ける事が前提に 設計されています。 接触角があるため、他のベアリングとはラジアル荷重の伝わり方が違う。というのがこの荷重を効率的に受けれる設計ということでよろしいのでしょうか？ なるほど。何度もありがとうございました。
1.アンギュラベアリングは深溝ベアリングに比べボールの数が多いこととボールの接触角が大きいことがラジアル荷重とアキシャル荷重にに強い理由と考えられます。 2.組み合わせ軸受に予圧を加えることによりアキシャル方向の隙間を減らすことができ,結果として剛性を高めることができます
お礼
ありがとうございます。接触角が大きいことにより、アキシャル荷重をより正面から受けれる。ラジアル荷重には接触角により力が分散させられる。という認識でよろしいのでしょうか？
お礼
どちらかを優先しなければいけないわけですか。わかりました。ありがとうございました。