ころがり軸受けについて

質問

ころがり軸受けについてなんですけど、なぜ高回転で摩擦がおおきくなるのか？知っている方教えてください。　
また、ころがり軸受けについてなんでもいいので、教えてください。
お願いします。

回答No.3

naoppe

ベアリングはいろいろな種類がありますが、一般的なボールベアリングについて書きますね。
ベアリングが高回転で摩擦が大きくなる理由は色々な要素が絡み合っているような気がしますが、専門家ではないので想像の範囲で書きますね。

そのうちの一つはSCNKさんが言われるように潤滑油の抵抗が高回転になると増加するという事です。
液体、あるいは半固体の潤滑油は低回転では非常に少ない抵抗にしかなりません。
それが高回転になるほど粘性抵抗や撹拌（かくはん）抵抗が加速度的に増加することは容易に想像できることですね。
これは高いところから水に飛び込むと水の抵抗が非常に大きくなって、まるで固体にぶつかった時のような衝撃を受ける事と共通の原理でしょう。

もう一つはペアリングの制度の問題です。
ペアリングは用途によってその精度がまちまちですが、当然ながら高回転用のベアリングでは高精度に作られています。
しかしその精度にも限界があるわけですから、球にミクロン以下のスケールで真円度に誤差があるわけです。
また内輪、外輪の精度も同じように誤差があります。
ラグビーボールをゆっくりと転がすと何とか飛び跳ねずに回りますが、早く転がすと飛び跳ねてしまいます。
これと同じような事がベアリングの中で起こるのではないかと思います。
完全な球は作る事ができない訳ですから高回転になるほど眼に見えないほどの微細な振動が生じて抵抗が増すのではないでしょうか。
またその振動によって球と内輪、外輪、球の保持器に叩きつけられる様になり接触面の油膜が切れ、直接金属同士の転がり摩擦、すべり摩擦が増大してしまう事も想像できます。

ベアリングはその内輪や外輪の溝に球がぴったりはまると思われがちですが、ぴったりと溝にはまると点接触ではなく線接触となり真下の点以外の両サイドではすべり摩擦となってしまいます。
すべり摩擦は大きいのでそれを防ぐ為に球の半径は溝の半径より少し小さく作ってあると思います。

通常では高回転用のベアリングだと少し隙間が大きく作ってあると思います。
これは潤滑油の膜が厚くなるようにしてあるということと、微細な振動を吸収できるようにしてあるのではと思います。
高回転用の潤滑油は粘度が低いと思いますが、常に潤滑油のミスト（霧）を直接ベアリングに吹き掛けている高回転モーターも見た事があります。

高精度になるほどシャフトにはめる時に叩いて入れることができず、専用のヒーターを使って膨張させてからシャフトにはめます。
叩いたりして一部に大きな力を加えると球や内面に傷がついたり保持器が変形したりする恐れがあるからです。
時々焼肉用のホットプレートで暖める人もいるようですが（笑）
変形しないように油圧などでベアリング全体を押してシャフトに圧入することもあります

内輪と外輪の間にどうやって球を入れているのか不思議ですが、保持器をはずして球を一箇所に寄せてしまうと内輪がくるっと回ってバラバラにする事ができます。
逆に言うとボールを入れてから保持器を取り付けているわけですね。
小学生の頃鉄の玉が欲しくて鉄工所に行って、要らないベアリングを貰ってバラそうとしても、なかなか取れなかった思い出があります（笑）

以上、素人が勝手に想像した理由とベアリングについてのマメ知識をツラツラと書いてみました（笑）
全く間違いかもしれませんし、他にも理由があるような気がしますので、単なる想像として下さいね。

お礼

わざわざ、本当にありがとうございました。
お礼遅れてすみません。
皆さんの意見かなり役立ちました。

ありがとうございました。

回答No.2

SCNK

私もおそらくという部分で回答しているのですが、ベアリングを用いた軸受けにせよ、メタル軸受けにせよ、内部に潤滑油が封入なり循環なりしています。潤滑油が摩擦を低減させるのは皮膜潤滑と流体潤滑がありますが、特に高速回転においては流体潤滑が主体になります。このとき軸やベアリングの隙間に潤滑油が回転に引きつられて吸い込まれて行くのですが、狭いところを流体が流れるわけですから抵抗が生じることになります。したがって摩擦が大きくなるのではないでしょうか。軸受けの中には潤滑油を使用しないものもありますが、通常は大気があるわけでやはり抵抗が大きくなるのではないでしょうか。通常の摩擦抵抗では速度によって摩擦係数は変わらないはずです。流体の抵抗なら速度の二乗で抵抗は増大するはずですから抵抗値を測定することができれば証明できるのではないかと思うのですが。他には遠心力の増加による影響もあるかもしれません。この場合は速度に比例すると思います。あまり自信のある回答ではありませんが、参考程度にしてください。

お礼

丁寧にこんなに長い文でありがとうございます。
かなり、やくだてさせてもらいます。
ありがとうございました。

回答No.1

sao1964

(社)日本ベアリング工業会のＵＲＬを載せておきます。
ベアリングメーカーで構成された法人のＨＰでベアリングの色々な事が
分かります。参考にして下さい。

> なぜ高回転で摩擦がおおきくなるのか？
回転速度が速くなると軸受内部の摩擦熱による温度上昇が大きくなり
摩擦が大きくなくと思います。
（これは、私の憶測ですから自信が有りません）

参考URL：

http://www.jbia.or.jp/index.html

お礼

本当にありがとうございます。
とても、役に立ちました。
ベアリングについて勉強したかったのですが、大学の図書館には、全く置いてなくて！ありがとうございました。