ディープグルーブボールベアリングは、放射状と軸の両方の負荷をサポートできますか？

深い溝のボールベアリング 間違いなく、小さな電動モーターから工業機械まで、あらゆるものに見られる最も一般的で認識可能なローリング要素のベアリングです。エンジニア、デザイナー、メンテナンスの専門家の間で頻繁に質問されるのは、深いグルーブボールベアリングが放射状と軸の両方の負荷をサポートできることです。 短い答えはイエスですが、重要な警告と考慮事項があります。

基本的なデザインを理解する

defining feature of a deep groove ball bearing is its continuous, deep grooved raceways on both the inner and outer rings. This geometry allows the bearing to accommodate radial loads, axial loads, and combined loads simultaneously. The deep grooves enable the balls to maintain proper alignment and distribute stress effectively.

• ラジアル負荷サポート：これが主要な機能です。放射状荷重は、シャフトの軸（たとえば、滑車の重量）に垂直に作用します。ディープグルーブデザインは、これらの力の扱いに非常に効率的です。

• 軸荷重サポート：軸（またはスラスト）負荷は、シャフトの軸（例えば、ヘリコプターブレードの力）に平行に動作します。単一の深い溝ボールベアリングは、両方向の軸荷重に対応できます。この機能は、ボールを「キャプチャ」し、推力下に滑るのを防ぐ深いレースに由来します。

ただし、深い溝ボールベアリングの軸荷重の容量は、放射状負荷容量よりも大幅に低いことに注意することが重要です。一般に、標準の深い溝ボールベアリングの軸方向負荷容量は、静的放射状負荷定格の約25〜35％です（C0）。この限界を超えると、耐久性が大幅に減少し、壊滅的な失敗につながる可能性があります。

パフォーマンスを向上させるためのタイプとバリエーション

標準のシングルローウディープグルーブボールベアリングは多用途ですが、さまざまな負荷シナリオのパフォーマンスを最適化するために特定のバリエーションが設計されています。

• シングルローブディープグルーブボールベアリング：最も一般的なタイプ。放射状荷重に最適化されていますが、中程度の組み合わせ荷重で適切に機能します。それは簡単で、メンテナンスが最小限で、高速が必要です。

• 二重列のディープグルーブボールベアリング：このデザインは、2列のボールを備えており、ラジアル負荷容量を効果的に倍増します。また、より大きな剛性を提供し、同じボア直径の単一列ベアリングよりもわずかに高い軸荷重を処理できますが、高速動作はあまり能力がありません。

• 充填スロットベアリング：これらのベアリングには、片方または両方のリングに充填スロットがあり、より多くのボールを挿入できます。これにより、放射状の負荷容量が増加しますが、充填スロットが滑らかなレースウェイを破壊するため、軸方向の負荷容量と速度能力が低下します。

• ケージの設計：ケージ（またはリテーナー）の材料と設計は、パフォーマンスに影響を与える可能性があります。プレスされたスチールケージは一般的で費用対効果が高いですが、機械加工された真鍮またはポリマーケージにより、極端な条件下での高速、摩擦の低下、およびパフォーマンスの向上が可能になります。

デュアル負荷容量を強調する重要なアプリケーション

ability to handle combined loads makes the deep groove ball bearing a default choice in countless applications:

• 電気モーター：ローターの重量は放射状荷重を作成しますが、磁力は小さな軸荷重を誘導できます。両端の深い溝のボールベアリングは、これらの組み合わせ力を効率的に管理します。

• 自動車コンポーネント：オルタネーター、ウォーターポンプ、トランスミッションアイドラープーリーなどのコンポーネントでは、組み合わせた負荷が一般的であり、深い溝ボールベアリングが標準的なソリューションです。

• 産業用ギアボックス：ギアからの放射状の力とらせん状のギアからの潜在的な軸方向の力を服用するシャフトをサポートします。

• 家電製品：洗濯機、乾燥機、電動工具はすべて、深い溝のボールベアリングを利用して、操作中に生成された複雑な負荷パターンを管理します。

他のベアリングタイプとの比較

深い溝のボールベアリングが他のオプションに比べてどこに適合するかを理解することは、適切な選択の鍵です。

• 角度コンタクトボールベアリング：深い溝ボールベアリングはある程度の軸荷重を処理できますが、角度のあるコンタクトボールベアリングは、高軸の負荷のために特別に設計されています。その非対称レースウェイには、定義された接触角（例：15°、25°、40°）があり、しばしば一方向ではるかに高い推力負荷をサポートできます。通常、ペアで使用されます。

• 対円筒ローラーベアリング：これらは非常に高いラジアル負荷の取り扱いに優れていますが、フランジングしない限り軸荷重をサポートする能力はほとんどありません。

• vs.テーパーローラーベアリング：組み合わせた負荷のチャンピオン。テーパーローラーベアリングは、高ラジアルと高軸の荷重を同時にサポートするように設計されていますが、一般に、深い溝ボールベアリングよりも非常に高速アプリケーションにはより複雑で、より大きく、非常に適していません。

要約すると、ディープグルーブボールベアリングは、放射状と限られた軸荷重容量、高速能力、低メンテナンスの優れたバランスを提供する優れた汎用コンポーネントです。

よくある質問（FAQ）

Q1：ディープグルーブボールベアリングが処理できる最大軸荷重はどのくらいですか？
A：ベアリングのサイズ、シリーズ、および内部設計に依存するため、単一の普遍的な価値はありません。メーカーのカタログには、静的軸荷重係数（Y0）がリストされます。経験則として、許容される静的軸荷重は、満足のいくサービス寿命を確保するために、基本的な静的放射状負荷定格（C0）の約25〜35％を超えてはなりません。

Q2：2つの深い溝のボールベアリングを使用して、より高い軸荷重を処理できますか？
A：効果的ではありません。並んで取り付けられた2つの標準ディープグルーブボールベアリングをプリロードして、角度接触ベアリングのペアのような定義された接触角を作成することはできません。高軸の負荷シナリオの場合、その目的のために特別に設計されたベアリングタイプが推奨されます。

Q3：潤滑は軸荷重容量にどのように影響しますか？
A：適切な潤滑は、すべての負荷条件に重要です。軸荷重の下では、ボールとレースウェイのガイドフランジの間のスライド摩擦が増加します。不十分な潤滑は、特に軸の負荷の下で、摩耗、過熱、および早期故障の増加につながる可能性があります。

Q4：深い溝のボールベアリングは、軸荷重を伴う高速アプリケーションに適していますか？
A：はい、深い溝のボールベアリングは、高速アプリケーションの最良の選択肢の1つです。ただし、速度が上がると、ボールの遠心力も増加し、有効な軸荷重容量を減らすことができます。ケージの種類と潤滑を慎重に選択することは、高速操作に不可欠です。

Q5：軸荷重制限を超えた場合はどうなりますか？
A：過度の軸方向の負荷により、ボールはレースウェイの肩に乗ることで、摩擦の増加、重度の熱生成、人種のプラスチック変形（ブリネリング）、そして最終的には完全なベアリングの発作と失敗につながります。

結論として、深い溝ボールベアリングは、幅広い機械システムで放射状と軸の組み合わせを確実にサポートする非常に用途の広いコンポーネントです。その適合性は、特に軸方向の負荷容量に関して、その制限を明確に理解し、特定のアプリケーション要件の正しいタイプを選択することにかかっています。