アンギュラ玉軸受の接触角と荷重と選定ガイド

アンギュラ玉軸受は、玉軌道を軸受軸に対して正確な角度で配置することにより、ラジアル荷重とアキシアル荷重の合成荷重を負荷できるように設計されています。この設計された角度が「アンギュラ」コンタクト ベアリングと呼ばれる理由であり、軸方向の剛性と高速精度が要求される用途において深溝設計よりも優れた性能を発揮する主な理由でもあります。シャフトのたわみを小さく保ちながら一方向の大きなスラスト荷重に対処する必要がある場合、通常はアンギュラ玉軸受が最も信頼性の高い選択肢になります。

アンギュラ玉軸受とは何ですか?

アンギュラ玉軸受は、玉と軌道との接触線が軸受軸直角に対して角度をなす転がり軸受です。この接触角により、ベアリングはラジアル荷重とアキシアル荷重の組み合わせをサポートできるようになりますが、取り付けやペアリングの際に考慮する必要がある内部荷重経路も生成されます。

7 シリーズ アンギュラ コンタクト ベアリング ファミリでは、外輪と内輪の一方の側が他方の側よりも高くなります。結果として生じる接触角は通常、ベアリングにマークされるか、メーカーのデータシートに記載されます。一般的な角度には、15°、25°、30°、40°などがあります。保持器の材質、ボールのグレード、リングの品質も、運転音、発熱、連続運転時の寿命に影響を与えるため、重要です。

一般的な接触角を備えた 7 シリーズ アンギュラ コンタクト ベアリングのサプライヤー 接触角が荷重や速度の挙動に影響を与える設計向けに、このサプライヤーは 15°、25°、30°、40° などの角度の 7 シリーズ アンギュラコンタクト ベアリングを提供しており、個別の定格データも用意されています。 製品を見る→

正確な角度により、ベアリングの回転時に生じる内力の方向が変化するため、接触角が異なると同じサイズのベアリングであっても、負荷と速度の下でまったく異なる動作をします。そのため、メーカーは特定のボア サイズに対する単一の荷重値ではなく、角度ごとに個別の定格表を提供しています。

接触角は荷重と速度にどのように影響しますか?

接触角は、アキシアル容量と速度性能のバランスを決めるため、アンギュラコンタクトベアリングを選択する際に最初に確認するパラメータです。

接触角が大きいほど、ボールはより多くの軸方向の力を伝達できるようになりますが、内部の滑りと熱も増加します。非常に高速な用途では、アキシアル定格荷重が低くても、通常は角度が小さい方が安全です。機械が制限速度の限界値で動作する場合、温度上昇によりベアリングの内部クリアランスが変化する可能性があるため、熱動作範囲を常にメーカーに確認してください。

1列、2列、またはペアの配置?

単列アンギュラ玉軸受は一方向のアキシアル荷重しか負荷できません。これは欠陥ではありません。これはオフセット軌道の構造上の結果です。両方向の軸力に対処するには、ベアリングを組み合わせる必要があります。

一般的な取り付け構成には次のものがあります。

• バックツーバック (DB): 荷重ラインは外側に開きます。これにより、有効広がりがより広くなり、傾斜モーメントに対してより高い剛性が得られます。
• 対面（DF）： 荷重ラインは内側に開きます。この配置はよりコンパクトで熱膨張の影響を受けにくいですが、傾斜剛性が低くなります。
• タンデム (DT): 両方のベアリングは同じ方向を向いています。この配置は、単一のベアリングだけではアキシアル荷重を支えることができない場合に使用されます。
• 複列アンギュラコンタクトベアリング: 1 つのユニットに 2 列のボール。両方向のアキシアル荷重に対応でき、取り付けが簡単ですが、幅が広く、高速でより多くの熱を発生します。

工作機械のスピンドルでは、高いラジアル剛性と正確な軸方向の位置決めの両方を達成するために、予圧が注意深く制御された 3 つまたは 4 つの単列ベアリングのセットがよく使用されます。予圧により遊びがなくなり、ボールが軌道と常に接触した状態に保たれるため、位置決めの再現性が向上しますが、摩擦も増加します。正しい予圧値は、スピンドル速度、回転アセンブリの質量、および動作中に受ける切削力によって異なります。

アンギュラベアリングの主な選択基準

適切なベアリングを選択するには、まず荷重経路、速度エンベロープ、および必要な剛性を定義します。次の要素が最も重要です。

• ラジアル荷重とアキシアル荷重の大きさと方向
• 軸速度と使用温度範囲
• 必要な予圧とシステム剛性
• ABEC/ISO公差クラスなどの精度グレード
• 給油方法と給油間隔
• 取り付けスペースと一致するペアが許容されるかどうか

アキシアル荷重が無視でき、低コストと簡単な取り付けが主なニーズである場合は、深溝玉軸受で十分な場合があります。たとえば、62 シリーズ深溝玉軸受は、推力が最小限である一般的なモータ用途では一般的な代替品です。

複数のシールオプションを備えた 62 シリーズ深溝玉軸受 アキシアル荷重が低く、コストが重要な場合、この 62 シリーズ深溝玉軸受は、簡単な取り付け、さまざまなシール形式、一般的なモータ用途に適した精度グレードを提供します。 製品を見る→

アンギュラベアリングについてはメーカーにご相談ください。 技術資料ページ 設計を最終決定する前に、定格荷重、速度制限、許容差を確認します。定常状態の荷重が許容できるように見えても、衝撃荷重によって軌道が永久に変形する可能性があるため、静定格荷重と動定格荷重の違いに注意してください。

アンギュラコンタクトベアリングはどこで最も優れた性能を発揮しますか?

アキシアル荷重容量、速度能力、および制御された剛性の組み合わせにより、アンギュラ玉軸受は、正確な回転動作を必要とする機器におけるデフォルトの選択肢となっています。

• 工作機械のスピンドルとミーリングヘッド
• 高速電気モーターとEVトラクションモーター
• 軸力のバランスが崩れているポンプとコンプレッサー
• 自動車のホイールハブおよびトランスミッションシャフト
• ロボットジョイントと精密減速機
• 繊維機械、包装機械、印刷機械

いずれの場合も、ベアリングは定格荷重だけでなく、温度や速度が変化しても内部形状を維持する取り付け配置も考慮して選択されます。たとえば、EV トラクション モーターでは、回生ブレーキ中に軸方向荷重の方向が変わることが多いため、整合ペアまたは複列設計が一般的です。

設置とメンテナンスのヒント

アンギュラコンタクトベアリングは予圧とアライメントに敏感です。わずかな取り付け誤差によって有効接触角が変化し、早期の摩耗が発生する可能性があります。

従うべき主なルール:

• アキシアル荷重は、ベアリングが処理できるように設計されている方向にのみ加えてください。
• 正しい予圧方法を使用してください。トルク制御されたロックナット、シム、スプリング、またはメーカーが提供する適合するセットです。
• 軌道面の歪みを防ぐため、シャフトとハウジングの適合を確認してください。
• 設置中に汚れが入らないようにしてください。微細な破片でもベアリングの寿命が短くなります。
• 推奨されるグリース量と再潤滑スケジュールを使用してください。

段階的な実践方法については、「 ベアリング取り付けガイド 。深溝ベアリング用に書かれていますが、基本的な取り扱いとフィットチェックはアンギュラコンタクト設計にも適用されます。

アンギュラ玉軸受と深溝玉軸受

これら 2 つのベアリング ファミリの違いは、多くの場合、荷重の方向と複雑さのコストに起因します。

荷重経路で軸方向のスラストを制御する必要がある場合は、アンギュラコンタクトベアリングを使用します。アキシアル剛性よりもシンプルさとコストが重要な場合は、深溝ベアリングを使用してください。

よくある質問

1 つのアンギュラ玉軸受で両方向のアキシアル荷重に耐えることができますか?

いいえ。単列アンギュラコンタクトベアリングは、一方向のアキシアル荷重のみを支持するように設計されています。双方向スラストの場合は、複列ベアリング、または背中合わせまたは向かい合わせに取り付けられた一致するペアが必要です。

接触角 15° と 40° の実際的な違いは何ですか?

15°の接触角では、より高い速度能力が得られ、より多くのラジアル容量が保持されます。一方、40°の角度では、最大速度と発熱を犠牲にして、より高いアキシアル荷重定格が得られます。

アンギュラコンタクトベアリングには常に予圧が必要ですか?

ほとんどの精密アプリケーションでは、遊びをなくし剛性を高めるために、定義されたプリロードが必要です。一部の用途では小さなクリアランスが許容される場合がありますが、ベアリングのメーカーは使用前に配置を検証する必要があります。

アンギュラコンタクトベアリングを深溝玉軸受に置き換えることはできますか?

アキシアル荷重が無視でき、シャフトの剛性要件が重要ではない場合に限ります。元の設計が位置決めにアンギュラコンタクト形状に依存している場合、深溝ベアリングに切り替えると通常、精度と耐用年数が低下します。

アンギュラ玉軸受は、荷重方向から始めて外側に向かって作業すれば、それほど複雑なテーマではありません。軸方向の推力経路を定義し、速度と剛性のバランスがとれた接触角を選択し、取り付け配置と予圧を確認します。社内生産を行っているメーカーは、生産を開始する前に、ベアリングのサイズと公差をハウジングやシャフトの設計に適合させるお手伝いもできます。