はめあいの選定｜ベアリングの固定（選定概要）

ベアリングのはめあいが不適切だと、ベアリングの寿命や破損につながる。はめあいの選定には6つのポイントがあり、それを解説する。

• はめあいの組み合わせの検討
• ベアリングはめあいの一般基準（参考）
• しめしろの検討
• 荷重の大きさによる影響の考慮
• 温度による影響の考慮
• 表面粗さによる影響の考慮
• 最大応力の考慮

はめあいの組み合わせの検討

ベアリングを用いた回転構造を設計するとき、その性能を発揮して使用するにはハウジングと軸のはめあいがポイントとなる。はめあいの組み合わせは、以下の図１のように4つのパターンに分類できる。

図1.はめあいの組み合わせ

表のように荷重方向の回転と固定、内輪回転と外輪回転を考慮して適切なはめあいを検討する必要がある。原則として、回転荷重がかかる軌道輪に「しまりばめ」を使用する。これを「すきまばめ」にすると軌道輪と滑りが生じて摩耗や傷などのトラブルになる。
しかし、大形のベアリングはこの限りではない。取付けや取り外しを考慮して回転荷重がかかる軌道輪を「すきまばめ」にする場合がある。この場合、軸の材質や表面粗さと潤滑剤を考慮して滑りを抑える対策をする必要がある。

ベアリングはめあいの一般基準（参考）

しめしろの検討

しめしろの検討は、以下4つの影響を考慮する必要がある。

1. ・荷重の大きさによる影響
2. ・温度による影響
3. ・表面粗さによる影響
4. ・最大応力の考慮

その4つの影響は後述で順に解説するが、まずはしめしろの大小を決める例を紹介する。
しめしろの大小を決めるには、使用する条件で決める必要がある。しめしろを大きくするのは以下の場合が挙げられる。

1. ・激しい振動や大きな衝撃荷重がある
2. ・中空輪の使用やハウジングの厚みが薄いとき
3. ・ハウジングが樹脂やアルミなどの軽合金のとき

しめしろを小さくするのは以下の場合が挙げられる。

1. ・高い回転精度が必要なとき
2. ・厚みの薄いベアリングを使用するとき

激しい振動や大きな衝撃、ハウジングの素材がやわらかいものなどの場合、しめしろを大きくする必要がある。高い回転精度や厚みの薄いベアリングの場合、しめしろを小さくする。使用する条件によって適切なしめしろを選択する必要がある。 次に4つの影響を順に解説する。

荷重の大きさによる影響の考慮

荷重による大きさもはめあいに影響する。送風機など荷重が低いものなどは「すきまばめ」、鉄道車両や粉砕機など荷重が大きいものは「しまりばめ」を使用する。
例えば軸受にラジアル荷重がかかると内輪と軸のしめしろが減少する。かかる荷重によって適切なはめあいを選定することが重要である。

温度による影響の考慮

温度による影響でしめしろは変化する。回転中のベアリングは、周辺より温度が高い。軸よりベアリングの温度が高くなる場合は、しめしろを大きくしておく必要がある。たとえば、軸に荷重がかかっているとベアリングの内輪温度が高くなり、熱膨張で有効なしめしろが減少するからである。
逆に外輪とハウジングは、しめしろが増大する場合がある。これは温度差や熱膨張が大きく影響している。
これらの理由により、温度によってしめしろに影響があるので注意が必要である。

表面粗さによる影響の考慮

表面粗さがしめしろに影響する。一般的な使用では旋削仕上げで良いが、高い回転精度が必要な場合に考慮が必要である。はめあいによって、はめあい面が滑らかになると、しめしろは減少する。その減少量は、はめあい面の粗さによって異なる。
このしめしろの減少を軸とベアリングの内輪のはめ合いを例にあげて説明する。面粗さが粗い軸表面は、良い面に比較して、その凹凸が大きい。この粗い軸に、なめらかな面粗さのベアリングの内輪が、しまりばめで固定される。その結果、その凹凸が大きな粗い面の外径を決める凸部の鋭角の先端は、ベアリングの内径のしまりばめによって、変形しやすい形状である。従って、結果としてそのしめしろは減少することになる。

最大応力の考慮

ベアリングの最大応力を考慮しないと、組み立てたあとで軌道輪が破損する場合がある。
しめしろを与えてベアリングを組み立てると、軌道輪に引張応力か圧縮応力が加わる。この応力が大きすぎるから破損してしまう。したがって、ベアリングメーカーが動作条件に、よって推奨するはめあいを参照する。

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