ベアリングは、相対運動をサポートしながら可動部品間の摩擦を減らすように設計された機械部品のファミリーです。
ほぼ隔週で新しい流行が出現しているため、ここ数年でフィジェットスピナーに出くわしたことはほぼ間違いありません。これらの小さな回転するおもちゃは世界を席巻し、年齢層は免疫がありませんでした.彼らのデザインが過度に創造的な人々にアピールしなくなったとき、彼らは独自のバージョンの作成に着手しました。ボールベアリングを選び出し、独自に作成した派手な仕掛けをそれらの周りに巻き付けました.
フィジェット スピナーは、ボール ベアリングを使用する人気のおもちゃです (写真提供:ViChizh/Shutterstock)
では、ボールベアリングとは正確には何ですか？調べてみましょう!
ベアリング面
ボール ベアリングは、相対運動をサポートしながら可動部品間の摩擦を減らすように設計された機械部品ファミリーの 1 つです。
ベアリングの種類
1.すべり軸受
滑り軸受は、機械要素が滑ることができる平らな面または溝のある面で構成される最も単純な形式の軸受です。安価に製造でき、直線運動と回転運動の両方をサポートできます。
潤滑ポート付きのシャフト移動用スライド ベアリングを含む台座 (緑色のカバー) (写真提供 :nayladen/Shutterstock)
滑り軸受の最も単純な例は、穴の中のシャフトです。穴の中でそれ自体の軸を中心に回転するか、穴に沿って直線運動を実行できます。ベアリングがないと、穴の中でシャフトが動くと、シャフトや穴の壁が侵食される可能性があります。
回転滑り軸受は、シャフトが回転するスリーブのように設計されています。スリーブが穴にはまり、シャフトの動きを支えます。必要な用途に応じて、単一部品 (ブッシング) または分割部品 (ジャーナル ベアリング) のいずれかになります。
一方、リニアスライドベアリングは、シャフトが穴に沿って移動できるようにします。すべり軸受は、可動部品間の摩擦を減らすために外部潤滑を必要とします。
エンジン ブロックはジャーナル ベアリングを使用してクランクシャフトのスムーズな動きを可能にします (写真提供:aSuruwataRi/Shutterstock)
それらは維持費が安く、鋳鉄、バビット、青銅、その他の亜鉛ベースの合金など、さまざまな材料で作ることができます。ブッシングは、用途に応じてゴム製にすることもできます。
一般的なすべり軸受の例は次のとおりです。
- ジャーナル ベアリングを使用する自動車エンジンのクランクシャフト
- ブッシングを使用したドアヒンジ
2.転がり軸受
ころがり軸受は、軸受の最も一般的な形式であり、ハウジングに収容された転動体で構成されており、機械コンポーネント間の相対運動を可能にします。転動体は、ベアリングの用途に応じて、ボールまたは円筒ころにすることができます。接触面積が大きいため、円筒形エレメント ベアリングは、同様のサイズのボール エレメント ベアリングよりも高い負荷に耐えることができます。転動体が直線状に配置されている場合は直線運動をサポートするために使用でき、円周上に配置されている場合は回転運動をサポートするために使用できます。
転がり軸受は、可動部品間の摩擦を減らすために、球状、円筒状、さらには円形の要素を持つことができます (写真提供:Maxx-Studio/Shutterstock)
ころがり軸受は、テーパー ベアリング、ニードル ベアリング、コニカル ベアリングなど、さまざまな構成で利用できます。
ころがり軸受は通常、ステンレス鋼とクロム鋼で製造されています。しかし、それらは窒化ケイ素から製造することもできる。転がり軸受は、最適な性能を得るために潤滑する必要がありますが、特別に製造された乾式軸受を高温用途に使用することもできます。日常生活で非常に広く使用されていますが、見過ごされがちです。ころがり軸受の例としては、次のものがあります。
- 自転車のペダリング機構
- 引き出しスライダー
- スケートボードの車輪
3.たわみ軸受
このようなミント ボックスの蓋は、フレクシャー ベアリングの一般的な例です (写真提供:Robson90/Shutterstock)
摩擦による故障を減らす上記のベアリングとは異なり、繰り返しの屈曲による故障に対処する別の種類のベアリングがあります。このようなベアリングは、たわみベアリングとしても知られています。それらは、ある角度で、つまり、曲げたり伸ばしたりすることによって、互いに相対的に移動する 2 つのサーフェスを接続します。
フレクシャー ベアリングは、繰り返しの応力サイクルに耐えるように設計された材料でできており、疲労破壊はありません。ただし、許容限度を超えて繰り返し拡張すると、ライフサイクルが短くなり、時期尚早に故障する可能性があります。用途に応じて、フレクシャー ベアリングは、金属やプラスチックなどのさまざまな材料で作ることができ、その形状は直線状またはらせん状にすることができます。
たわみベアリングの一般的な例は、ミントが入ったプラスチックの箱によく見られるフリップリッドです。また、たるみなどのビームの動きを可能にするために、長いビームでも使用されます。
そもそもベアリングを使用する理由
機械部品が互いに相対的に移動すると、接触面が侵食され、材料が失われます。これにより、それらの間に必要なクリアランスが変化し、効率が低下し、機械が完全に故障することさえあります.
ベアリングは「犠牲的な」接触面であり、繰り返しの摩擦や熱サイクルに十分耐えられるように設計されていますが、接触している機械部品よりも弱いです。このように、摩擦による劣化は軸受面のみに限定され、高額な修理を避けることができます。
ベアリングの寿命
理論上の軸受寿命は、多くの場合、L10 値で表されます。これは、ベアリングの表面の 10% が故障する前に、ベアリングが稼働中に費やした時間数を指します。
ただし、L10 値は厳密に理論的なものであり、最適な潤滑、ほこりのない環境、適切な位置合わせなどの理想的な動作条件を前提としています。ただし、これは常に可能であるとは限らないため、ベアリングの「設置寿命」を推定することは非常に困難です。
型にはまらないベアリングに関する注意
1.ジュエルベアリング
ジュエルベアリングは主に時計のムーブメントに使用されています (写真提供:rck_953 &/Shutterstock)
ジュエル ベアリングは、機械式時計の構造に使用される特殊なタイプのスライダー ベアリングです。軸受面は合成サファイアまたはルビーで裏打ちされており、システムの寸法精度を維持しながら摩擦を低減します。
2.磁気軸受
磁気ベアリングは浮揚を利用して、シャフトとそのハウジングの間の摩擦を減らします (写真提供:Orvar Belenus/Shutterstock)
磁気軸受は、強力な磁場による浮上を利用した摩擦のない軸受です。サイズとコストが高いため、まだ普及していませんが、真空中で無潤滑で機能するため、今後のトレンドです。磁気ベアリングは、圧縮機、タービン、モーター、発電機、ポンプなどの機械でますます普及しています。
3.流体ベアリング
エアホッケーのテーブルの表面は、流体ベアリング表面の一般的な例です (写真提供:Fer Gregory/Shutterstock)
流体ベアリングは、加圧された流体の薄い層が動作中の表面間の接触を防ぐ非接触ベアリングの別の例です。流体ベアリングの利点は、ほぼゼロの摩耗とノイズのない動作であり、高速で高精度の用途に役立ちます。
それらは、ハードドライブモーターで一般的に使用されています。このようなベアリング面のもう 1 つの一般的な例は、エア ホッケーのテーブルです。テーブルの表面の小さな穴から出る空気の層にパックが「浮かんで」います!
