ベアリングのクリープによる軸摩耗とは？
- 質問No.14380で質問された内容をもう一度確認し、ベアリングにかかる重荷重とはめあいｋ５の関係について考えます。
- 直径５５ｍｍの軸に約３００ｋｇのラジアル荷重がかかり、回転速度は約２０ｒｐｍです。軸の公差外れによるクリープにより、軸摩耗と異音が生じています。
- 重荷重に対してはめあいｋ５は問題なく使用できる場合もありますが、具体的なテストが必要です。ベアリングメーカーに問い合わせて条件でのテストを依頼しましょう。
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続・ベアリングのクリープによる軸摩耗
以前、質問No.14380にて下記質問をし、回答頂きましたが、その後改めて強度計算を行うと、ベアリングには約９００ｋｇのラジアル荷重がかかることがわかりました。 -------------------------------------------------------------------- 【以前の質問】 直径５５ｍｍの軸（材料：Ｓ４５Ｃ）に玉軸受（＃６２１１）を取付けて軸が回転しています。軸には約３００ｋｇのラジアル荷重が常時かかっており、軸の回転速度は約２０ｒｐｍです。また、軸と軸受のはめあいはｋ５で設計しています。 このような条件で使用中に、軸受のクリープによって軸が摩耗し、異音が発生するトラブルが生じました。軸の直径を調べると約５／１０００ｍｍ公差を外れて小さくできていました。 この程度の公差外れでクリープは生じるのでしょうか？ --------------------------------------------------------------------- そこで、改めて質問させて頂きます。 この玉軸受にかかる荷重９００ｋｇという重荷重に対して、設計的にはめあいｋ５は問題あるのでしょうか？ （ベアリングメーカー推奨のはめあいは、重荷重に対する玉軸受の場合が記載されていません。メーカーに問い合わせたところ、玉軸受が使えないわけではないが、その条件でテストしてみないとわからないとのこと。） 回答よろしくお願い致します。
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上記条件だと PV値 3393.00 [kgf/cm2･m/min] ということになり、確かに＃６２１１ではきついのでは無いかと思います。 こういった条件では、玉軸受けよりローラベアリングの方が向いていると思われますが、スペース上ムリなのかもと察します。 軸の硬さが問題かもと触れられていますが、軸自体がラジアル荷重による変形をきたしたりはしていないでしょうか？ 可能であれば軸受け鋼の方が良いのではないかと思います。
クリープというのは凝着現象であると理解しております。Φ６０で２０ｒｐｍだと周速は3.77ｍ／ｍｉｎ、はめあいｋ５で発生するのか？ 凝着ということは、微小すべりが発生しているはずです。荷重９００ｋｇというのはどのような加わり方でしょうか？衝撃・交番 クリープという判断は正しいのですか？内輪のはめあいにも発生していると思います。一度、現物をベアリングメーカーに送って診断してもらってはいかがでしょうか？
お礼
回答ありがとうございました。 荷重９００ｋｇはほぼ一定して連続的に加わっています。 今回は内輪回転であり、内輪と軸の間でクリープが発生していました。 ベアリングメーカーには既に調査してもらい、クリープ発生による不具合とのことです。 クリープの発生原因までは明確になっていません。
900kgのラジアル荷重と片方だけの損傷を考えると、 構造的に無理がある気がします。 イメージではモーメントにより片方に集中的に負荷が掛かっており、 そこに来て低速回転。 ムリムリ回しているいる様なイメージ。 軸と軸受の一体感を増すなら焼きばめでしょうが、 焼きばめでダメなら構造・設計に難有りと判断できるのではないでしょうか。 軸も軸受も弾性体なので、今回のようにミクロ的な数値が影響 されるとなれば机上の計算では限界があるのは否めないと思います。 但し、最小シメシロが幾つ残る設計なのか分かれば、 その時の耐トルク値を出せますので、それらの計算と実機の使用条件を 比較し、結果と整合性が取れているかくらいは検討した方が よいと思います。 その上で一度、これならイケルとの案を幾つか出し、テストしてみるのが よいと思います。
お礼
回答ありがとうございました。 参考にします。
たわみ、軸芯のずれなどによる複合的、動的な力の発生が無視できるかどうかという事がありますから、私ならはめあいだけに頼らない設計に変更します。 今さらそうはいかないなら、焼き入れなど軸の硬化とはめあいの管理でしょうか。
お礼
回答ありがとうございました。 ちなみに軸の硬化（焼き入れ）はベアリングのクリープ防止に効果があるのでしょうか？（硬度とクリープの関係） 実際、トラブルが発生した軸は硬度が設計要求を下回っていました。
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