JP4484771B2 - 円すいころ軸受の設計方法 - Google Patents
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Description
従来、円すいころ軸受の大鍔部の潤滑性向上のための技術として、大鍔に周方向溝を形成することで金属接触を防止する方法(例えば特許文献1)、ころ大端面にランダムな研削痕を設け、この研削痕の谷部に潤滑油を溜める方法(例えば特許文献2)、ころ大端面に微小くぼみを点在させて、そのくぼみ内に潤滑油を溜める方法(例えば特許文献3)、ころ大端面と内輪大鍔の接触部におけるいずれか一方の接触面に自己潤滑性のある皮膜をコーティングする方法(例えば特許文献4)、ころ大端面と内輪大鍔の接触部におけるいずれか一方の接触面にセラミック皮膜をコーティングする方法(例えば特許文献5)などが提案されている。
特許文献8では、最小油膜厚さ比を0.95以上にできるころ端面R比の最適値が、0.75〜0.85であると述べられている。
また、特許文献6〜8に開示されるころ端面R比の設計技術では、使用条件にかかわらず、一律にころ端面R比を与えており、必ずしも最適値とは言いがたい。ころ端面R比の最適値は、耐焼付き性、油膜形成性、回転中のころの姿勢の安定性、加工性などによって検討されるべきであり、使用条件によって最適値は異なる。
荷重条件が軽荷重または普通荷重の範囲である、P/C≦12%の範囲で使用される軸受であり、ころ端面R比を86〜92%とし、荷重条件が重荷重の範囲である、基本動定格荷重Cに対する動等価ラジアル荷重Pの割合P/Cが、P/C>12%の範囲で使用される軸受とする場合に、
前記Rの値であるころ端面R比を84〜88%とすることを特徴とする。
P/Cは、基本動定格荷重Cに対する動等価ラジアル荷重Pの割合である。
ころ端面R比は、内輪の軌道面となる円すい面の頂点から、円すいころの大端面と上記大鍔との接触点までの距離をrb 、円すいころの大端面の曲率半径をrm としたときに、次式、R=rm /rb 、で示されるRの値である。
R=rm /rb
で示されるRの値を、ころ端面R比と呼ぶ。
荷重条件が重荷重、つまりP/Cが、P/C>12%の範囲で使用される軸受とする場合は、ころ端面R比を84〜88%とする。
また、この円すいころ軸受1の運転中に円すいころ4がスキューした場合、ころ大端面4a上の接触点Bは正規の位置から摺動方向に移動する。これによってスキューを矯正しようとする力のモーメントが発生するが、ころ端面R比が大きいほど、小さなスキュー角で大きなモーメントが発生する。したがって円すいころ4の姿勢の安定性の観点からは、ころ端面R比は大きいほうが望ましい。
Qd=μQl
Q:鍔荷重 d:接触点Bの周方向移動量
μ:摩擦係数
l:接触点Bところ重心の距離
すなわち、図3や図4のグラフによると、回転速度や潤滑粘度をパラメータとして変化させても、最小油膜厚さを最大とするころ端面R比はほとんど変化しない。ところが、図5のグラフによると、鍔荷重をパラメータとして変化させると、最小油膜厚さを最大とするころ端面R比が変化し、鍔荷重が大きくなるほど、ころ端面R比の最適値が小さくなっている。また、最適値より小さいころ端面R比では、最小油膜厚さの減少はわずかであるが、最適値より大きいころ端面R比では、最小油膜厚さは急激に減少する。なお、図5のグラフにおいて、P/Cは、基本動定格荷重Cに対する動等価ラジアル荷重Pの割合を表す。
図6によると、軽荷重の目安とされるP/C≦6%の軸受では、ころ端面R比を86〜93とし、普通荷重の目安とされる6%<P/C≦12%の軸受では、ころ端面R比を83〜92%とし、重荷重の目安とされるP/C>12%の軸受では、ころ端面R比を84〜88%とすることが望ましいことがわかる。
この実施形態では、軽荷重で使用される軸受と、普通荷重で使用される軸受とにつき、ころ端面R比は、その望ましい範囲の共通範囲でとなる86〜92%とした。
すなわち、円すいころ軸受の設計方法として、上記のように、軽荷重および普通荷重の場合と、重荷重の場合とで、上記のようにころ端面R比の範囲をそれぞれ設定した。
2a…内輪軌道面(円すい面)
2b…大鍔
2ba…内輪大鍔面
4…円すいころ
4a…大端面
A…内輪円すい面の頂点 B…大端面・大鍔の接触点 rb …頂点・接触点間の距離 rm …大端面の曲率半径
Claims (1)
- 円すいころの大端面が球面、内輪の大鍔の円すいころ側の側面が略円すい面である円すいころ軸受の設計方法であって、
荷重条件が軽荷重または普通荷重の範囲である、基本動定格荷重Cに対する動等価ラジアル荷重Pの割合P/Cが、P/C≦12%の範囲で使用される軸受とする場合に、
内輪の軌道面となる円すい面の頂点から、円すいころの大端面と上記大鍔との接触点までの距離をrb 、円すいころの大端面の曲率半径をrm としたときに、次式、
R=rm /rb
で示されるRの値であるころ端面R比を86〜92%とし、
荷重条件が重荷重の範囲である、基本動定格荷重Cに対する動等価ラジアル荷重Pの割合P/Cが、P/C>12%の範囲で使用される軸受とする場合に、
前記Rの値であるころ端面R比を84〜88%とすることを特徴とする円すいころ軸受の設計方法。
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