軸受の過負荷が発生する理由とその防止方法は？

軸受は、機械設備の重要な部品として、各种の負荷条件の下で設備の滑らかで効率的な動作を確保するための支持役を果たします。モーターでもギアボックスでも、軸受は運転中に発生する径方向および軸方向の負荷を支える必要があります。しかし、軸受の実際の負荷が設計限界を超えた場合、過負荷現象が発生します。過負荷は、軸受の早期故障につながるだけでなく、より深刻な設備故障を引き起こす可能性もあります。

軸受の過負荷とは何ですか？

ベアリングの過負荷とは、使用中にベアリングがその定格負荷能力を超える負荷を受ける状況を指します。定格負荷は通常、ベアリング製造業者が標準条件に基づいて理論的に計算した値であり、実際の使用において過剰な負荷や突然の衝撃などが加わると、それが過負荷につながります。設備の長期運転中や、突然の衝撃負荷による瞬間的な状況で過負荷が発生する可能性があります。

ベアリングの過負荷の危険性
ISO 281やISO 15243などの材質基準によれば、ベアリングの過負荷は設備に対して以下のいくつかの一般的な危険を引き起こす可能性があります：

1.加速された疲労損傷
ベアリングが過負荷状態で動作すると、ローリング要素とレースウェイの接触点における応力が大幅に増加します。長期的な過負荷運転はベアリングの材料疲労を引き起こし、微小なクラックが発生し、最終的には表面の剥離や破砕が起こります。この疲労損傷は、しばしばベアリング故障の主な原因の一つです。

2.変形と摩耗の増加
過負荷はベアリングのレースウェイとローリング要素の過剰な押しつけを引き起こし、これが塑性変形につながります。これによりベアリングの摩擦が増加するだけでなく、ローリング面の摩耗も悪化します。摩耗が増えると、ベアリングの動作精度と効率が徐々に低下していきます。

3.温度 が 上がる
軸受が過負荷になると、摩擦の増加に伴い、軸受内部で発生する熱も増加します。温度の上昇は、潤滑油の劣化を加速させるだけでなく、軸受材料の性能が低下し、損傷のリスクがさらに高まります。

4.衝撃負荷による瞬間的な損傷
急な衝撃負荷、特に起動時や緊急ブレーキなどの状況では、軸受が短時間で設計限界を超えるストレスを負担することになります。このストレスの蓄積は、ころ要素やレースウェイに局所的な亀裂を引き起こし、軸受の瞬間的な故障につながることもあります。

軸受過負荷の原因
軸受の過負荷の原因は、設備の使用条件、設計の不備、または適切でないメンテナンスに関連していることがよくあります。

以下は、過負荷のいくつかの一般的な原因です：

1.不適切な機器設計
機器を設計する際に、実際の作業条件が十分に考慮されず、軸受の選択が不十分です。その結果、重い負荷、高速、または複雑な負荷条件下では、軸受が過剰なストレスに耐えられなくなります。

2.過大な径方向および軸方向の負荷
モーターやギアボックスにおいて、運転中の機器が受けている径方向または軸方向の負荷が軸受の定格負荷を超える場合、軸受は長期間過負荷状態となり、早期に損傷します。

3.頻繁な始動と停止
機器が頻繁に始動、停止、または加速すると、瞬間的な高インパクトの負荷が発生します。軸受は短時間で比較的大きなストレスを受け、これが局所的な過負荷を引き起こしやすくなります。

4.不適切な潤滑
潤滑が不十分だと、軸受の内部摩擦が増加し、運転中に軸受がより大きな摩擦ストレスを受け、過負荷による損傷が加速します。

5.ずれ
設備設置時のアラインメント不良、特にモーターとギアボックス間のシャフトアラインメントが悪い場合、軸受に追加の偏心負荷がかかります。この不均一な負荷は、軸受の局所的な過負荷を引き起こします。

軸受の過負荷を避けるにはどうすればよいですか？
軸受の過負荷を避けるためには、設備操作者とメンテナンスエンジニアが設計、運転、メンテナンスの複数の側面から対策を講じる必要があります：

1.適切な軸受選択
設計段階では、実際の作業条件や負荷条件に応じて軸受を適切に選定し、その定格負荷が設備の長期運転要件を満たすことを確実にする必要があります。作業条件が複雑な場合、より高い定格負荷を持つ軸受や特殊軸受を選択できます。

2.設備の負荷を制御する
設備の長期的な過負荷運転を避けてください。特にモーターや減速機などの設備では、負荷がベアリングの定格負荷範囲内であることを確認してください。瞬時の過負荷が発生する可能性のある作業条件では、適切な過負荷保護措置を設計することをお勧めします。

3.起動と停止の操作を最適化する
装置の頻繁な起動や停止頻度を減らすか,衝撃負荷によるベアリングの損傷を避けるためにソフトスタート装置を使用する. ソフト・スタート技術では,起動時に衝撃ストレスを軽減し,ベアリングの過負荷のリスクも軽減できます.

4.正確な潤滑を保証する
ローヤリングの潤滑状態を定期的に確認し,潤滑油が間に合うように補充し,作業温度と負荷に適した潤滑油や油脂を選択してください. 潤滑は摩擦を効果的に軽減し,重荷条件下で温度上昇とベアリングの磨きを軽減することができます.

5.精密な調整と設置
装置の設置過程で,モーターとギアボックスの軸の準確な調整を保証する. ローヤリングに負荷が均等に分布され,局所的な過負荷を避けるために,アライナインメントツールとレーザーアライナインメント機器を使用します.

ベアリングの過負荷は、ベアリング故障の主な原因の一つであり、設備の正常な動作に深刻な悪影響を及ぼします。合理的な設計、負荷制御、最適な操作、良質な潤滑管理および設置アライメントを通じて、ベアリングの過負荷を効果的に回避し、ベアリングおよび設備の寿命を延ばすことができます。日常使用において、設備が安全な負荷範囲内で動作しているか定期的に点検・メンテナンスを行うことで、設備の稼働効率と信頼性を大幅に向上させることができます。