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部品の重量からわかるベアリング寿命計算例(寿命見積)

ボールベアリングの寿命のポイントである、回転体の自重による荷重が、ボールベアリングに加わることをベアリングの寿命の主原因は重力だった(寿命見積)で説明した。ここでは具体的な計算法について、重心位置の計算法と共に示す。

寿命計算モデルについて

図1に示すボールベアリング(型式6808)で支えられた回転軸受の寿命計算を上記の手順で行う。なお、軸受に加わる荷重の補正係数は1とする。

図1.計算例のモデル

※使用ベアリング6808 5.1kN(基本動定格荷重)

図1

ラジアル荷重とスラスト荷重が加わる場合、両荷重によって同じ寿命を与えるような軸受の中心に作用する仮想荷重を動等価荷重という。この事例では、ラジアル荷重を動等価荷重と考える。

手順1:回転体の重量と重心位置の計算

表1

部品 形状 質量(kg) 重心位置(mm) 質量(kg)×重心位置(mm)
① φ40 × 130 1.3 65 84.5
② φ300 × 200 110.3 230 25369
③ φ40 × 220 2.2 440 968
モデル全体合計 113.8 232.2 26421.5
  1. 重心位置=26421.5/113.8=232.2mm

図2.回転体の荷重等価図

※回転体(①②③を一体化)の重心位置(GT)に加わる全負荷荷重を軸受A、Bに分配し、負荷荷重を算出する

図2

手順2:軸受の動等価荷重の計算

図2に示す計算例の等価図から軸受に加わる荷重は下記のように求めることが出来る。

  1. 軸受A=113.8(kgf) x 9.8 x 267.8/450=663.7(N)
  2. 軸受B=113.8(kgf) x 9.8 x 182.2/450=451.5(N)

手順3:ベアリングの寿命計算

ベアリングは、左右で同じ型式の製品を使用しているので、荷重の大きな数字を用いて、その寿命を計算する。
公式 L=(C/P)3 × 106 を用いて、基本動定格荷重C=5.1kN(5096N) 軸受にかかる荷重P=663.7N(最大)を代入する。

  1. L=(5096/663.7)3 × 106=7.73 × 106=4.57 × 108 回転

したがって、この計算例では、寿命は4.5億回転となる。

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