転がり軸受の種類と特徴~玉軸受~

転がり軸受の種類と特徴~玉軸受~ ベアリング

転がり軸受には様々な種類があります。転がり軸受にはどんな種類があり、それぞれがどのような特徴を持っているのか・・・代表的なものを解説していきます。本記事では、多種多様な軸受けの中でも“玉軸受“に焦点を当てて解説します。

転がり軸受の種類や特徴をざっくり知りたい!!
軸受けの基礎を学びたい、復習したい!!


本記事はそんなあなたにうってつけです。分かりやすく解説していきますよ。それではいきましょう!

転がり軸受の分類

転がり軸受は

・転動体の種類
・受けることのできる荷重の方向


で分類することができます。

転動体は玉”“コロ”の二種類、力の方向は“軸方向(スラスト)”“径方向(ラジアル)”の二種類で分類することができます。

玉軸受は、基本的に転がり抵抗が小さく、高速使用に適しています。コロ軸受に比べて、負荷能力は小さいですが、スラスト・ラジアル荷重の両方向を受けることも可能です。静音性にも優れています。

コロ軸受は、転動面と転動体が線で接触するため玉軸受けよりも負荷能力が大きいです。ただし、転がり抵抗は大きくなります。基本的にラジアルかスラストの一方向の荷重を受けることに特化しており、両方向の荷重を受けることができる種類は少ないです。

上記の表でラジアル軸受に分類されていても、スラスト荷重を受けることができる軸受もあります。逆もまた然りです。あくまでも、どの方向の力を受けることが得意かという目安で考えていただければと思います。

では、具合的な玉軸受の種類に説明に入っていきましょう。

深溝玉軸受

深溝玉軸受の説明

深溝玉軸受は最も代表的な軸受であり、非常に広い用途で使用されます。軸受と言ってまずイメージするのは、この深溝玉軸受でしょう。DIYで何か作ろうと思った時も、基本的にはこの深溝玉軸受を使うことになると思います。それだけ、入手性がよく、安価であり、何より使いやすいです。その名の通り、外輪・内輪に深い溝が掘ってあり、その溝の間に玉が入っています。溝は玉の半径よりわずかに大きく、円弧上になっています。

ラジアル荷重、スラスト荷重の両方を受けることが可能です。内輪・外輪の溝と玉の間にはわずかに遊びがあり、高精度な回転を求めらる機械には向きません。

余談ですが、ベアリングの記事を書くため、深溝玉軸受を一つ買いました。 (Amazonで700円でした。)深溝玉軸受であればホームセンターで入手することもできます。もっと小さいものをネックレスのペンダントとして身に着けている友人もいるくらいです。それだけ?一般的で入手性の高い軸受です。

アンギュラ玉軸受

アンギュラという言葉は普段の生活では、あまり馴染みがないですよね。アンギュラ(Angular)という言葉は、”角度を持った・・”という意味の形容詞で、アンギュラ玉軸受は軸受が接触角を持っているということを意味します。接触角を持っているとは図のような状態のことです。

アンギュラ玉軸受の説明

図を見れば、深溝玉軸受けに比べて、接触角を持つことでスラスト方向の負荷能力が大きいくなるのが直感的にもわかると思います。

接触角が大きいほどスラスト荷重の負荷能力が大きくなっていき、小さいほど高回転に有利となります。単体で使用すると、一方向の力しか受けることができないため、基本的には2つ以上を組み合わせて使用します。接触角をどう組み合わせるかで軸受としての特徴が変わります。それぞれの組み合わせと特徴を紹介します。

アンギュラ玉軸受の組合せの種類

背面組合せ(DB)は、ラジアル荷重両方向のスラスト荷重のを受けることができます。モーメント負荷能力が大きく、その反面、許容できる軸の傾き角は小さいです。

正面組合せ(DF)は、ラジアル荷重両方向のスラスト荷重のを受けることができます。モーメント負荷能力が小さく、その反面、許容できる軸の傾き角は大きいです。

並列組合せ(DT)は、ラジアル荷重一方向のスラスト荷重のを受けることができます。上術の組合せに比べて、大きなスラスト荷重を受けることができます。

同じ軸受でも、組み合わせで仕様が変わるのは面白いですね。二つ以上の組み合わせで使用する場合もあります。余談ですが、私が設計している工作機械の駆動ユニットには、三列以上のアンギュラ玉軸受けを使用する場合が多いです。覚える必要はありませんが、3列以上の組み合わせは、下記のように表現されます。頭の片隅に置いておきましょう。

複列アンギュラ玉軸受

複列アンギュラ玉軸受の説明

単体のアンギュラ玉軸受けを背面組合せにして一体化したもので、一つの軸受で両方向のスラスト荷重、ラジアル荷重、モーメントを受けることができる優れものです。

アンギュラ玉軸受の2列組合せとの違いは、一つの軸受となっているため軸受を取り付けるための構造設計が楽なことです。組付け自体もアンギュラ玉軸受の組合せよりも簡単です。ただし、軸受の負荷能力に関しては、複列アンギュラ玉軸受よりもアンギュラ玉軸受の組合せの方が高くなります。

自動調心玉軸受

自動調心玉軸受の説明

内輪に二列の軌道、外輪は球面状の軌道をもっています。この構造により軸自体のズレやたわみを許容しながら回転させることが可能です。軸やハウジングの加工誤差、組付誤差による芯ずれなどを自動的に調整させる目的で使用されます。

まとめ

本記事の内容を復習しましょう。

・玉軸受には、深溝、アンギュラ、複列アンギュラ玉、自動調心などがある
・アンギュラ玉軸受には、背面組合せ(DB)・正面組合せ(DF)・並列組合せ(DT)などがある

玉軸受の種類はまだまだ沢山ありますが、本記事では代表的なものをピックアップして紹介させてもらいました。別記事にて、コロ軸受についても紹介していますので、良ければ合わせてご一読ください。

余談ですが、アンギュラ軸受の組合せ記号DB,DF,DTはそれぞれBACK、FRONT、TANDEMの頭文字です。ではDとは何なのかというと、調べましたがよくわかりませんでした。一説では、DOUBLEの略だという話もありますが、三列以上の組合せ時もDの記号を使うので個人的には違うのではないかと思ってます。誰か知っていたら教えてください!

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