
ころ軸受
自動調心ころ軸受
2列のたる形ころにより、大きなラジアル荷重と衝撃荷重を支持し、最大2°の軸心ずれを許容する軸受。鉱業、鉄鋼、エネルギー設備向け。
技術概要
自動調心ころ軸受は、共通の球面外輪軌道を転動する2列のたる形ころを備えています。この構造により、最大2°の軸心ずれ、軸のたわみ、ハウジングの変形を許容します。軸とハウジングの芯合わせが難しい鉱山用破砕機、製鉄所の連続鋳造機、抄紙機、風力発電機の駆動系などに適します。ANDE品には高炭素クロム軸受鋼を使用し、ころ形状と表面性状を最適化することで、負荷容量を高めながら摩擦と発熱を抑えています。内径20~400 mmで、開放形、シール形、シールド形を用意し、過酷な環境で高い信頼性が求められる幅広い産業設備に対応します。
主な特徴
技術仕様
用途
呼び番号・接尾記号の見方
自動調心ころ軸受の呼び番号はDIN 623-1に従い、系列番号(213、222、223、230、231、232、240、241など)と寸法コードに、保持器、内部すきま、精度、シール、内輪穴形状を示す接尾記号を加えます。主な接尾記号は次のとおりです。
| 接尾記号 | 意味 |
|---|---|
| K | 円すい穴、テーパ比1:12 |
| K30 | 円すい穴、テーパ比1:30 |
| E / E1 | 強化/最適化された内部設計 |
| CC / CCK | 鋼板製窓形保持器2個、内部形状を最適化 |
| MA / MA1 / MB | もみ抜き黄銅保持器 |
| CA / CAC | ポケット形状を最適化したもみ抜き黄銅保持器 |
| W33 | 外輪に給油溝+給油穴3か所 |
| 2RS / 2CS | 両側接触リップシール |
| C2 / CN / C3 / C4 / C5 | ラジアル内部すきま等級 |
| P0 / P6 / P5 / P4 | ISO 492に基づく精度等級 |
| T41A / T41D | 振動機械用仕様 |
| S0 / S1 / S2 | 寸法安定化処理 |
ラジアル内部すきま等級(ISO 5753)
ラジアル内部すきまとは、ころに荷重が作用する前の内輪・外輪間の総ラジアル方向移動量です。等級の選定は、はめあい、運転温度、およびアダプタスリーブによる取付けの有無によって決まります。円すい穴のスリーブ押込み取付けですきま等級を過小に選定することは、現場で発生する初期過熱故障の最も一般的な原因です。
| 等級 | 説明 |
|---|---|
| C2 | 普通すきまより小 |
| CN(普通) | 普通すきま |
| C3 | CNより大 |
| C4 | C3より大 |
| C5 | C4より大 |
系列別の許容調心角
自動調心ころ軸受は、球面外輪軌道によって軸とハウジング間の角度ずれを許容します。許容調心角は軸受系列と、開放形かシール形かによって異なります。
上記の値は、内輪が回転し、荷重P ≤ 0.1·Crで静的な軸心ずれがある場合に適用します。外輪が回転する場合や内輪が章動する場合は許容角度がさらに小さくなるため、技術部門へお問い合わせください。
代表的な損傷モードと診断
ISO 15243では自動調心ころ軸受の損傷を6つの分類に区分しています。下記の5つは、当社が重工業向け設置現場で確認している故障の大多数を占めます。
片当たり(許容調心角を超える軸心ずれ)
症状
軌道面の片側に集中する発熱と摩耗、局部的なスミアリング、ころ端部の早期はく離。
推定原因
静止時または運転時の軸心ずれが系列の許容調心角を超えている、ハウジングの変形や剛性不足、基礎のたわみ。
対策
芯合わせを修正し、軸受ハウジングを補強するか、許容調心角が大きい系列(223/231/232/241)へ変更します。シール形では軸心ずれを0.5°以下に抑えます。
スリーブ押込み後のすきま消失
症状
始動後数分以内の温度上昇、運転トルクの増大、低周波のうなり音、負荷圏の早期スメアリング。
推定原因
アダプタスリーブの押込み量過大によるラジアルすきまの過度な減少、または押込み量は適正でも初期すきま等級が運転温度に対して不適切。
対策
カタログ規定のすきま減少量に従って取付けし直し、冷時および温時のすきまを記録します。高温・振動用途ではCNからC3へ、またはC3からC4へ等級を上げます。
衝撃または油膜不足によるスミアリング/かじり
症状
ころと軌道面間の金属移着を伴う灰色斑点、急激な温度上昇、保持器の変色。
推定原因
運転温度における潤滑剤粘度の不足、油切れ、無負荷始動時の激しい衝撃。
対策
基油粘度を上げるか循環給油方式に変更し、油浴が最下部のころに浸るようにします。始動前に荷重をかけ、振動用途ではT41A/T41Dを指定します。
異物混入と摩耗
症状
ざらついた回転感、グリースまたはオイルフィルタ中の異物、軌道面の光沢消失、ころ端部の摩耗加速。
推定原因
シール不良または摩耗、ラビリンス機構の欠如、未濾過の補給グリース。
対策
汚染環境では2RS/2VSの密封形を指定し、外部にデフレクタを追加します。グリースは25 µmで濾過し、補給間隔を短縮します。
電食(フルーティング)
症状
軌道面に直交する波状溝、グリースの急速な黒変、徐々に増大する間欠的な異音。
推定原因
VFD駆動モータからの漏れ電流と軸接地不良、絶縁破壊。
対策
反駆動側に軸接地リングまたは絶縁軸受を装着し、VFDの出力フィルタおよび接地方式を見直します。コーティングのみでは活性放電は解決できません。
L10寿命計算 ― 計算例
ISO 281に基づく基本定格寿命L10は、L10 = (Cr / P)^p(単位:百万回転)で求めます。ころ軸受ではp = 10/3です。複合荷重の場合は、まずFrとFaから等価動荷重Pを求めます。以下は抄紙機ドライヤシリンダに使用する22216 Eの計算例です。
条件
22216 E · Cr = 326 kN · n = 600 r/min · Fr = 40 kN(ラジアル)· Fa ≈ 0(純ラジアル)· したがってP = Fr = 40 kN
- 1
等価動荷重P
P = Fr(アキシアル荷重は無視可、Fa/Fr ≤ e)
P = 40 kN
- 2
基本定格寿命L10(百万回転)
L10 = (Cr / P)^(10/3) = (326 / 40)^3.333
L10 ≈ 8.15^3.333 ≈ 1 090百万回転
- 3
実用寿命L10h(時間)
L10h = L10 × 1 000 000 / (60 × n)
L10h = 1 090 × 10^6 / (60 × 600) ≈ 30 300時間
信頼度90%での基本定格寿命は約30 300時間です。清浄なグリースと良好な潤滑条件でa_ISO ≈ 1.5とすると、修正定格寿命Lnmrは約45 000時間です。
この計算は説明用です。実際の選定では、算出したFa/Fr比に対応するX、Y、e係数を確認し、汚染係数ecを考慮してa_ISOを適用する必要があります。ANDEの技術部門では、用途条件に応じてISO 281 / ISO 16281に基づく解析を行います。
よくあるご質問
Q1自動調心ころ軸受はどの程度の軸心ずれを許容しますか?
ANDEの自動調心ころ軸受は、定格の負荷容量を維持しながら、軸とハウジング間の角度ずれを最大2°まで許容します。この自動調心機能は球面外輪軌道によるもので、追加部品は不要です。
Q2重工業で自動調心ころ軸受が損傷する主な原因は?
主な損傷は、過負荷や潤滑不足による転がり疲れ(はく離)、輸送・取付時の衝撃による圧こん、シール不良による異物侵入、連続鋳造機などの高温用途での冷却不足による熱損傷です。
Q3シール形と開放形はどのように選びますか?
シール形(接尾記号2CS5またはE2)はグリース封入済みで、中程度に異物がある環境では保守作業を減らせます。100 °Cを超える高温、高速回転、または既設のオイルミスト潤滑装置がある場合は、油潤滑の開放形が適します。シール形の限界回転速度は約20%低くなります。
Q4温度限界は?
標準品は+150 °Cまで連続運転できます。高温用途には、S1(+200 °Cまで)またはS2(+250 °Cまで)の寸法安定化処理品を用意しています。特殊熱処理で寸法を安定させ、熱膨張を見込んでC3またはC4の内部すきまを設定します。
Q5アキシアル荷重に耐えられますか?
はい。標準設計では残存ラジアル負荷容量の約55%、非対称ころを用いた強化E形では約100%までの中程度のアキシアル荷重を支持できます。大きな複合荷重には、適切な予圧と内部すきま等級を指定してください。
Q6自動調心ころ軸受の接尾記号Kは何を示しますか?
Kはテーパ比1:12の円すい穴を示します(例:22216 K)。円すい軸へ直接、またはアダプタスリーブ(H系列)や取り外しスリーブを介して円筒軸へ取り付けます。K30はテーパ比1:30で、内径が大きい240、241、249系列に使用します。
Q7ANDEの自動調心ころ軸受はSKF、FAG、NSKと互換性がありますか?
はい。ANDEの自動調心ころ軸受はISO 15:2017の主要寸法に準拠しているため、たとえばANDEの22216はSKF、FAG、NSKなどのISO準拠品と内径、外径、幅が同じです。保持器、内部すきま、接尾記号もISO/DINの慣例に合わせています。置き換え時には、接尾記号の組合せと荷重条件を元の図面で確認してください。
自動調心ころ軸受寸法表
ISO 15:2017に準拠した主要寸法で、軽荷重系列(213)、標準系列(222)、重荷重系列(223)、薄肉系列(230)、重荷重系列(231/232)、超広幅系列(240/241)を掲載しています。円すい穴仕様(K、K30)の主要寸法は同一です。接尾記号の組合せ(E、MA、MB、CA、CC、W33、2RS、C2/C3/C4)は上記の呼び番号ガイドに記載し、見積時に最終確認します。
| 軸受番号 | 内径 (d) mm | 外径 (D) mm | 幅 (B) mm |
|---|---|---|---|
| 21306 | 30 | 72 | 19 |
| 21307 | 35 | 80 | 21 |
| 21308 | 40 | 90 | 23 |
| 21309 | 45 | 100 | 25 |
| 21310 | 50 | 110 | 27 |
| 21311 | 55 | 120 | 29 |
| 21312 | 60 | 130 | 31 |
| 21314 | 70 | 150 | 35 |
| 21316 | 80 | 170 | 39 |
| 21318 | 90 | 190 | 43 |
| 21320 | 100 | 215 | 47 |
| 22205 | 25 | 52 | 18 |
| 22206 | 30 | 62 | 20 |
| 22207 | 35 | 72 | 23 |
| 22208 | 40 | 80 | 23 |
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