すべり軸受の基礎

マイク・サントラ著 | 2017 年 9 月 5 日

すべり軸受は、軽度から中程度のラジアル荷重に耐える円筒形のスリーブです。 これらはシャフト上で半径方向または軸方向にスライドし、これらの負荷の回転運動または直線運動 (または場合によっては両方) を可能にします。 すべてのタイプのすべり軸受はコンパクトで軽量であり、高い強度重量比を備えています。 すべり軸受には、転がり軸受にあるような可動部品がないため、故障点が最小限に抑えられます。 また、かなり過酷な用途でも費用対効果が高くなります。 一般的なバリエーションとしては、金属スリーブ ベアリング (多くの場合、流体力学または潤滑膜全体で荷重に耐えます) と、ブッシング、スラスト ベアリング、および一体型スライド アプリケーション向けのさまざまな形状の自己潤滑プラスチック ベアリングが挙げられます。

すべり軸受と嵌合するシャフトの表面は、滑らかすぎたり、粗すぎたりしてはなりません。

すべり軸受の評価は、試験結果とその材料の弾性率、曲げ強度、ショア D 硬度、最大表面圧力と走行速度、回転、および最大負荷容量に部分的に基づいています。後者はすべり軸受の材料の圧縮性に関連しています。限界。 (ここで、圧縮限界は 0.2% の永久変形が発生する点であることを思い出してください。)

さらに、圧力速度 (PV) 値はすべり軸受の耐荷重を表し、通常はシャフト rpm の psi 倍で表されます。 ただし、PV 値はすべり軸受の全体的な負荷容量を決定するのに役立つ 1 つの値にすぎないことに注意してください。特に PV の式は、速度が非常に低い場合にすべり軸受が過度に高い負荷に耐えられると技術者に誤解を与える可能性があります。 つまり、PV 値を使用するには、実際の速度と負荷の制限を同時に考慮する必要があります。

前述したように、すべり軸受は多くのグラファイト、青銅、および PTFE、ナイロン、ポリアセタールなどのプラスチックでできています。 材料の改良により、要求の厳しい運動用途においてもプラスチックすべり軸受がますます一般的になりました。

シャフトの材質とすべり軸受の摩耗

すべり軸受が乗るシャフトは、すべり軸受の性能と寿命に大きな影響を与えます。 一般的なオプションの 1 つは、冷間圧延炭素鋼です。 このシャフト材料は、ポリマー製すべり軸受に適した合わせ面になります。 セラミックシャフト表面はより多くの摩耗を引き起こしますが、過酷な環境条件に耐える能力のために選択される場合もあります。 アルミニウムシャフトは軽量で加工が容易ですが、滑り軸受の摩耗が促進されます。 アルマイト処理されたアルミニウムシャフトにより、組立性がわずかに向上します。

制御されていない静電気放電は、電子部品に悪影響を及ぼし、生産プロセスを妨げ、さらには火災の危険につながる可能性があります。 イグスの自己潤滑式グライド F2 EDS ベアリングは、このような用途に静電気放電 (ESD) 特性を提供します。 低い表面抵抗 (コンポーネントの形状で 103 および 109 Ω) により、充電電圧レベルが低下し、充電が促進されます。

実際、すべり軸受と嵌合するシャフトの表面は、滑らかすぎたり、粗すぎたりすべきではありません。 過度に滑らかな表面はスティックスリップ粘着力の変動を引き起こし、ひいてはベアリングの動きに対する摩擦抵抗の増大を引き起こします。 動摩擦と静摩擦の差が大きくなると、ベアリングの摩耗が速くなり、動きが激しくなります。 対照的に、シャフト表面が粗すぎると、すべり軸受がすぐに摩耗します。 実際、シャフトとベアリングの界面によって引き起こされる摩耗速度は 100 倍も変化する可能性があります。 一部のメーカーは、低摩擦が必要な精密用途の場合、シャフト表面の仕上げを 64 二乗平均平方根 (rms) にすることを推奨しています。 滑り軸受の長い寿命が設計目標である場合には、粗さが 20 rms 程度のより滑らかなシャフトの方が適しています。

表面粗さの rms 表現は、表面の微細な山と谷の測定から得られることを思い出してください。 Ra は、業界で粗さを定量化するために一部で使用されている代替尺度です。この場合、表面の山と谷の平均粗さとして使用されます。 したがって、2 つの小節は形式が異なるだけで、同じ品質を表現します。 シャフト表面上の大きく外れているピークや傷は、同等の Ra 値よりも RMS 値に大きな影響を与えることに注意してください。