機械工学におけるベアリングの熱計算

軸受の使用時の温度は、非使用時の温度とは異なり、使用時の温度上昇を示す。この温度上昇の主な原因は、主に2つの側面に分類することができます：

まず、外部からの熱伝導。外部の機械部品の動作によって発生する熱は、機械のすべての部分で全体的な温度上昇をもたらします。この熱はベアリングに伝導され、その結果、ベアリングが発熱します。

モーターとギアボックスの場合、これは主に2つの方法で起こる：

1) モーターの場合、運転中の主な熱源は巻線とコアそのものである。よく知られているモーター運転中の銅損による熱損失は、電流が電線を流れるときに発生する熱によるものです。

鉄損とは、モーター運転中に磁界が変化したときにコア自体が発生する熱のことです。この2つの部分がモーターの主な熱源となり、この熱がベース、シャフト、エンドカバーを通してベアリングに伝導され、ベアリングの温度上昇を引き起こします。

2) ギアボックスの場合、ギアの噛み合いにより摩擦熱が発生する。この熱はギア、シャフト、ベースを通して伝導される。また、軸受に伝わる潤滑油の攪拌も軸受の温度上昇に寄与する。

第二に、軸受自体の発熱である。軸受の運転中、軸受の内部環境には、転がり摩擦、すべり摩擦、引きずり損失、シール摩擦などの摩擦が発生します。これらの摩擦は熱として放散され、結果として軸受自体の温度を上昇させます。

設備技術者は軸受の固有温度に深い関心を寄せており、軸受の温度を推定する必要がある場合もある。この記事では、この問題に対処するための簡単な方法を紹介します。

実際に計算を始める前に、まず上記の2つの部品の発熱状況を大まかに推定することができる。このような概算を行う理由は、現場で具体的な計算ができなくても、少なくともベアリングの発熱の原因について全体的な評価と把握ができ、現場の状態が正常かそうでないかを区別するのに役立つからである。

転がり軸受では、内部摩擦のほとんどが転がり摩擦であることがわかっています。転がり摩擦の性質から、転がり摩擦は小さい値であるべきです。これは転がり軸受の特性によって決まるものであり、そうでなければ転がり軸受の意味がありません。

転がり軸受を発明した目的は、摩擦を減らしてトルクを減らすことにあることを忘れてはならない。転がり軸受におけるすべり摩擦の割合は非常に小さくなければならず、そうでなければ転がり軸受とは呼べません。

同時に、転がり軸受の攪拌潤滑の損失も、他の摩擦に比べて大きな値ではないはずです。したがって、転がり軸受自体の運動によって発生する熱は、主な熱源ではなく、軸受全体の温度上昇の副次的な要因になるはずです。

ベアリングの大幅な温度上昇を引き起こす主な要因は、機器自体から発生する熱です。装置自体によって発生する熱は装置の設計の間に見積もられる。この熱は、放熱やその他の要因を考慮して軸受に伝わると、通常は機器自体から発生する総熱量以下となります。

この知識に基づいて、現場でベアリングの加熱に直面した場合、まず装置の加熱されたベアリングの温度分布をチェックし、次にベアリング自体の発熱体を検討することができる。

もし 軸受温度 なぜなら、この時点でベアリングから発生する熱が主要な熱源となっており、内部摩擦の状態がもはや正常ではないことを示しているからである。

ベアリング自体から発生する熱の計算は、ベアリングの摩擦の計算から始まります。一般的に、軸受自体の発熱量は、軸受自体の摩擦トルクから計算することができ、計算式は次のようになります：

Q=1.05*10^-4ムン

• M: ベアリングの全摩擦トルク
• n:ベアリングの回転速度

興味のある技術者は、装置の総発熱量に占める軸受熱の割合を計算することができます。これにより、軸受発熱の2つの段階を定性的、定量的に理解することができます。