11のベアリング潤滑法、あなたはいくつ知っている？

ベアリングの潤滑は機械システムの重要な側面であり、ベアリングの性能と寿命に大きく影響する複数の重要な機能を果たします。潤滑の主な目的は以下の通りです：

1. ベアリングのスムーズで効率的な運転を保証する
2. 軌道面と転動体が直接金属間で接触しないように保護膜を形成する。
3. ベアリング部品内の摩擦と摩耗の最小化
4. ベアリングの寿命を延ばす
5. ベアリング全体の性能と効率の向上
6. 運転中に発生する熱を逃がす
7. 錆、腐食、汚染からの保護

適切な潤滑は、ベアリングの完全性を維持するだけでなく、機械システム全体の信頼性と効率にも貢献します。ベアリングの早期故障につながる水分や粒子状物質などの環境汚染物質に対するバリアとして機能します。

この包括的なガイドでは、ベアリングに広く採用されている11の潤滑方法について、それぞれ独自の利点と用途を紹介します。これらの技術を理解することで、エンジニアや設計者は、軸受の性能を最適化し、メンテナンス要件を低減し、機械システムの寿命を向上させるために、情報に基づいた決定を下すことができます。

以下のセクションでは、それぞれの潤滑方法について詳しく説明し、その原理、用途、ベストプラクティスについての洞察を提供します。この知識は、設計プロセスにおいて非常に貴重であり、特定の軸受要件と動作条件に最も適した潤滑戦略を選択することができます。

1.手動潤滑

1.手動潤滑

手動潤滑、特に給油方式は、軸受潤滑の最も基本的なアプローチです。この手法では、ベアリングのオイルレベルが不足したときに、オペレータが給油器を使って潤滑油を補給します。この方法は簡単ですが、潤滑レベルを一定に保つことに課題があり、補充スケジュールの見落としのリスクが高くなります。

この潤滑方法は、主に特定の条件下で作動するベアリングに適している：

• 軽負荷アプリケーション
• 低速回転
• 間欠運転サイクル

手動潤滑の有効性と信頼性を高めるために、以下の最適化の実施を検討してください：

1.保護機能を取り付ける：

• ダストカバー：潤滑ポイントへの汚染物質の侵入を防ぐ
• ボールバルブ：潤滑孔へのアクセスを制御し、未使用時の露出を最小限に抑えます。

2.潤滑ポイントにフィルター装置を組み込む：

• フェルト、コットン、ウールなどの素材は、粒子を効果的に捕捉することができる。
• この濾過工程は、ベアリングの長寿命化に不可欠な潤滑油の清浄度を維持するのに役立ちます。

3.厳格な潤滑スケジュールを確立する：

• タイムリーな補充を確保するための体系的なアプローチを実施する。
• 視覚インジケータまたは簡単な監視装置を使用して、補充を促す

4.適切な潤滑剤を選択する：

• 軸受の種類、荷重、使用条件に適した粘度グレードのオイルを選ぶ。
• 重要な用途では、サービス間隔を延長するために高品質の化学合成油の使用を検討する。

5.電車の運転手：

• 適切な潤滑技術が守られていることを確認する。
• 潤滑プロセスにおける清浄度の重要性を教育する。

手動潤滑はシンプルで初期コストが低いという利点がありますが、これらの利点と、一貫性のない潤滑による潜在的なリスクや、頻繁な手作業による労力とを比較検討することが重要です。より要求の厳しい用途や信頼性が最優先される場合には、自動潤滑システムまたはシールされた潤滑済みベアリングへのアップグレードを検討し、性能の向上とメンテナンス要件の低減を図ってください。

2.滴下点潤滑

滴下点潤滑法は、主に軽負荷から中負荷の軸受に採用され、毎秒4～5メートル以下の周速度で作動する。この手法では、リザーバーから比較的一定量の潤滑油を、校正された穴、計量針、または調整可能なバルブなどの精密に設計されたオリフィスを通して、制御された状態で供給します。

この方法の典型的な例は、ドリップオイルカップであり、産業機械で古くから使用されている装置である。滴下点潤滑におけるオイルの供給速度は、いくつかの重要な要因によって大きく変化する：

1. 潤滑油の粘度：粘度の高いオイルは流れが遅く、ドリップ率に影響する。
2. ベアリングのクリアランス：クリアランスが狭いと、オイルの流れや分配が制限される可能性があります。
3. 給油孔の位置：最適な配置により、効率的な潤滑油の分配を実現。
4. 周囲温度：オイルの粘度と流動特性に影響する。
5. ベアリングの使用温度：油の粘度と潤滑油の劣化率に影響する。

滴下点潤滑を最適化するためには、エンジニアはこれらの要因を注意深く考慮し、精密な制御機構を実装する必要があります。最新のシステムには、温度補償式流量レギュレーターや電子制御式微量注入ユニットが組み込まれていることが多く、さまざまな運転条件下で一貫した潤滑を維持することができます。

コンセプトはシンプルだが、適切に設計された滴下点潤滑システムは、繊維機械から食品加工機器まで、幅広い産業用途に信頼性が高く、コスト効率の高い潤滑を提供できる。

3.オイルリングの潤滑

オイルリング潤滑方式は、シャフトに吊り下げられた緩み止めリングを採用し、このリングが回転してオイルをリザーバーからベアリング表面に運びます。この自己潤滑方式は、特に水平シャフトの用途向けに設計されており、重力とシャフトの回転を利用して、安定したオイル分配を維持します。

この方法は、シャフトの直径が50mm（約2インチ）を超える中高速ベアリングに特に効果的です。継ぎ目のないオイルリングを使用することで、均一なオイル供給が保証され、潜在的な不均衡を最小限に抑えることができます。リングの材質は一般的に真鍮または青銅で、耐久性と一般的な潤滑油との適合性から選ばれています。

ベアリングのアスペクト比（長さと直径の比）によって、必要なオイルリングの数が決まる：

• アスペクト比が2未満のベアリングの場合、ベアリング表面全体に十分な潤滑を供給するには、オイルリング1個で十分です。
• アスペクト比が2を超える場合、ベアリングの全長にわたって適切なオイル分布を確保し、ドライスポットや偏摩耗を防ぐために、2つのオイルリングが必要となる。

効果的なオイルリング潤滑のための主な考慮事項は以下の通り：

1. オイル粘度：安定した油膜を維持するため、使用温度と速度に適切でなければならない。
2. リングの寸法：リングの直径は、最適なオイルのピックアップと供給のために、シャフトの直径の約1.5倍から2倍であるべきです。
3. 油面：リングの直径の約1/3が浸かる深さに維持し、過度の攪拌なしに十分なオイル輸送を確保する。
4. シャフト速度：通常、表面速度1m/sから15m/sの間で有効で、リングはシャフト速度の約1/3から1/2で回転する。

シンプルで信頼性が高い一方で、オイルリング潤滑の効果を維持するには、油量と油質を定期的に監視する必要があります。安定した油膜形成が可能な一定したシャフト回転数の定常運転に特に適しています。

4.オイルロープの潤滑

オイルロープ潤滑法は、毛細管現象とサイフォニング効果を利用して、潤滑油をオイルリザーバーから軸受表面まで搬送する。この技術は、主に軽荷重から中荷重の軸受に採用され、周速は毎秒4～5メートル以下である。このシステムの有効性は、オイルロープの二重機能から生じている。オイルロープは、潤滑油供給機構とその場ろ過媒体の両方の役割を果たす。

実際には、一般的にウールまたは合成繊維の混紡で作られた特別に設計された織物ロープが、ベアリングの上に配置されたオイルカップに部分的に浸漬される。ロープの繊維は、毛細管現象によってオイルの輸送を促進する微細な溝のネットワークを形成する。ベアリングが回転すると、わずかにサイフォニング効果が生じ、オイルがロープに沿ってベアリング表面に引き寄せられる。

この方法には、以下のような利点がある：

1. 連続潤滑：加圧システムを必要とせず、安定したオイル供給を実現。
2. シンプルさ：最小限の部品で済み、メンテナンスの複雑さを軽減します。
3. 自己調整：オイル供給量は、ベアリングの回転数と温度に応じて自然に調整されます。
4. ろ過：ロープの繊維状構造が汚染物質を捕捉し、オイルの清浄度を維持する。

しかし、ユーザーはその限界に注意する必要がある：

• 速度制限：オイルスローオフの可能性があるため、高速用途には適さない。
• 負荷の制約：負荷の大きいベアリングには十分な潤滑が得られない場合がある。
• 定期的な監視：リザーバ内のオイルレベルは定期的に点検し、補充する必要があります。

オイルロープ潤滑を実施する場合、最適な性能とベアリングの寿命を確保するためには、適切なロープの選択、設置、オイル粘度が重要な要素となります。

5.オイルパッドの潤滑

オイルパッド方式は、毛細管現象を利用して潤滑油をリザーバーからシャフト表面に分配します。この技術では、オイルパッドとして多孔質材料、一般的にはフェルトまたは焼結青銅を使用します。パッドの微細な溝がリザーバーからオイルを引き込み、毛細管力によってシャフトとベアリングの界面に運びます。この方法には、摩擦面を清浄に保ち、一貫して制御された潤滑を提供するなど、いくつかの利点があります。

しかし、オイルパッドシステムに限界がないわけではない。環境汚染物質、特に微細なダスト粒子は、時間の経過とともにパッドの孔に蓄積し、オイルの流れを妨げ、潤滑効率を低下させる可能性がある。この問題は、最適な性能を確保するために定期的なメンテナンスと、場合によってはパッドの交換を必要とする。

特筆すべきは、オイルパッド潤滑におけるオイル供給量は、従来のオイルバスや強制潤滑システムよりも大幅に少ないことである。通常、オイル供給量は、従来のオイル潤滑方式による供給量の約1/20です。このようなオイル消費量の低減は、最小限の潤滑しか必要としない用途や、オイルの節約が優先される用途では有利となる。しかし、より実質的な潤滑を必要とする高負荷または高速の用途には不十分な場合がある。

オイルパッド潤滑を実施する場合、エンジニアは、軸受の稼動寿命を通じてシステムが適切な潤滑を維持できるように、シャフト速度、負荷条件、稼動温度、環境要因などの要因を慎重に考慮する必要があります。さらに、毛細管現象を最適化し、望ましい潤滑性能を達成するためには、適切なオイル粘度とパッド材質を選択することが極めて重要です。

6.オイルバス潤滑

オイルバス潤滑法は、浸漬法としても知られ、潤滑油のリザーバにベアリングを部分的に浸すことを含みます。この方法は、垂直シャフトのスラストベアリングに特に効果的で、安定した信頼性の高い潤滑が得られます。ベアリングの回転エレメントは、潤滑油槽を通過する際に潤滑油を拾い上げ、ベアリング表面全体に潤滑油を行き渡らせます。

垂直方向の用途では非常に効率的ですが、この方法は一般的に水平シャフトのラジアル軸受には適していません。水平配置では、オイルが底部に溜まる傾向があり、潤滑が不均一になり、上部のベアリングエレメントが過熱する可能性があります。さらに、横型のセットアップでオイルが過剰に沈むと、チャンリングが発生し、消費電力と運転温度が上昇する可能性があります。

油浴システムで最適な性能を発揮するためには、油粘度、運転温度、油浴レベルなどの要因を注意深く管理する必要があります。潤滑油の品質を維持し、汚染や酸化によるベアリングの劣化を防ぐには、定期的なオイル分析と交換スケジュールが重要です。

7.スプラッシュ潤滑

スプラッシュ潤滑は、回転部品の運動エネルギーを利用して潤滑油を軸受システム全体に分散させる動的な油分配方法です。この手法では、ギアやディスクなどの回転要素をオイルリザーバに部分的に浸します。これらのコンポーネントが高速で回転すると、オイルが攪拌されて飛散し、重要なベアリング表面をコーティングする細かい霧やスプレーが発生します。

この方法は、遠心力がオイルの分配を助ける3000 RPM以上で作動する高速ベアリングに特に効果的です。自動車用トランスミッション、工業用ギアボックス、ある種のコンプレッサーなどの用途で一般的に採用されている。スプラッシュ潤滑の利点には、シンプルさ、費用対効果、複雑なオイルポンプシステムを必要とせずに十分な潤滑を提供できることなどがあります。

しかし、スプラッシュ潤滑には限界があることに注意することが重要です。効果的な飛散と適切な油膜形成のバランスをとるために、油の粘度を注意深く選択しなければならない。さらに、安定した潤滑を確保するために、リザーバー内の油面を定期的に監視し、維持しなければならない。非常に高速な用途や精密なオイル制御を必要とする用途では、圧送潤滑やオイルミスト潤滑のような、より高度な方法が望ましいかもしれない。

8.スプレー潤滑

霧化法では、潤滑剤を微細な霧状にして摩擦面に直接塗布する。この技術では、専用のノズルや噴霧器を使用して、通常直径10～100ミクロンの微細な液滴を作ります。その結果、ミストは均一な範囲をカバーし、手の届きにくい部分にも浸透するため、10,000 RPMを超える速度で作動する高速ベアリングに特に効果的です。

スプレー潤滑は、精密工学用途においていくつかの利点をもたらします：

1. 制御された塗布：スプレーの量とパターンを正確に調整することができ、過剰に塗布することなく、最適な潤滑剤の分布を確保します。
2. 摩擦の低減：微細なミストは、高速システムの効率維持に不可欠な流体抵抗を最小限に抑えます。
3. 熱放散の向上：微粒化された潤滑剤は、ベアリング表面からの熱伝達を促進します。
4. 連続潤滑：自動化された連続潤滑システムの一部として導入することで、安定した性能を実現できます。

しかし、エンジニアは、ベアリングの最適な性能と寿命を確保するために、スプレー潤滑システムを設計する際に、潤滑油の粘度、使用温度、環境条件などの要因を考慮する必要があります。

9.圧油潤滑

圧油潤滑は、潤滑ポンプを利用し、制御された圧力下でベアリングに油を供給する洗練された方法です。このシステムにより、重要な接触面に、正確に計量された潤滑油が連続的に供給されます。潤滑機能を果たした後のオイルは、ベアリングから回収され、オイルリザーバーに再循環され、クローズドループシステムが構築されます。この方式は、最も信頼性が高く効率的なオイル供給技術として際立っており、特に産業用途の高速、高負荷、重要なすべり軸受に適しています。

圧油潤滑の主な利点は以下の通り：

1. 安定した油膜：負荷や速度が変化する条件下でも、安定した流体力学的油膜を維持。
2. 放熱性の向上：一定のオイルフローは、高速運転に不可欠な温度調節を助けます。
3. 汚染物質の除去：循環オイルは、ベアリング表面から摩耗粒子や汚染物質を洗い流すのに役立ちます。
4. 最適化されたオイル分布：ベアリング内のアクセスしにくいゾーンを含む、すべての重要なエリアに潤滑油が届くようにします。
5. リアルタイム監視：油圧、流量、温度を監視するセンサーを統合し、予知保全を可能にします。

圧油潤滑を実施する場合、油の粘度、ポンプ容量、圧力設定、ろ過システムなどの要因を慎重に検討し、特定の軸受要件と運転条件に適合させる必要があります。この方法は、信頼性と精度が最優先される大型産業機械、タービン、高性能装置で一般的に採用されています。

10.循環油潤滑

循環式オイル潤滑システムは、高精度のオイルポンプを介して重要なベアリング部品に正確にろ過されたオイルを供給する洗練された方法を採用しています。このダイナミックなシステムは、潤滑油を連続的に循環させ、基本的な潤滑にとどまらない複数の機能を発揮させます。オイルは、ベアリングを通過した後、摩耗粒子や汚染物質を除去するための厳格なろ過プロセスを経て、熱交換器を通して効率的に冷却された後、再循環します。このクローズドループシステムは、優れた潤滑を提供するだけでなく、効果的な熱管理ソリューションとしても機能するため、熱制御が重要な高速ベアリング用途に特に適しています。

循環油潤滑の利点は以下の通りである：

1. 冷却能力の向上：オイルの絶え間ない流れが摩擦によって発生する熱を効率的に放散し、過酷な使用条件下でもベアリングの温度を最適に保ちます。
2. 清浄度の向上：継続的な濾過により、破片や摩耗粉を除去し、ベアリングの寿命を延ばし、早期故障のリスクを低減します。
3. 最適化されたオイル供給：オイルの流量と圧力を正確に制御することで、各ベアリングに必要な量の潤滑油を供給し、オイル消費を最小限に抑え、効率を最大化します。
4. リアルタイムの監視：最新の循環システムの多くには、油の状態、温度、流量を継続的に監視できるセンサーが組み込まれており、予知保全戦略を可能にする。
5. 汎用性：この方法は、小型の精密ベアリングから大型の産業用アプリケーションまで、さまざまなベアリングのタイプやサイズに適応できるため、複雑な機械に対する汎用性の高いソリューションとなっている。

このような利点から、循環油潤滑は、ターボ機械、高速工作機械のスピンドル、信頼性と効率が最優先される重要な産業機器などの高性能アプリケーションに適した選択です。

11.ジェット潤滑

ジェット潤滑は高圧噴射方式で、精密なオイルポンプを使用して、慎重に設計されたノズルから潤滑油を高速でベアリングに直接噴射します。この高度な技術により、高速回転によって生じる空気の障壁を乗り越えて、潤滑油がベアリングの重要な表面に確実に浸透します。その後、オイルはベアリングの内部形状を通過し、反対側の端にあるオイル溝またはチャネルから排出されます。

この方法は、通常100万DN（ベアリング内径mm×回転数）を超える極端な速度で作動するベアリングにとって極めて重要です。このような速度では、周囲の空気が高速の境界層を形成してバリアとなり、従来の潤滑方法が効果的にベアリングの内部部品に到達するのを妨げます。

ジェット潤滑の効果を最適化する：

1. ノズルの位置決め：ノズルは、内輪と保持器の中心の間に正確に配置する必要があり、通常、ベアリングのラジアル面に対して15～20°の角度をなす。
2. 圧力の最適化：油圧は、ベアリングのサイズ、回転数、負荷条件に応じて、通常2～5バールの範囲で慎重に調整する必要があります。
3. オイル流量：オイル流量の正確な制御が不可欠で、通常、ベアリング内径100mmあたり毎分0.3～1.5リットル。
4. 潤滑油の選択：熱安定性が高く、エア抜き性に優れた低粘度オイル（ISO VG 32～68）を使用する。
5. ノズル設計：オリフィス形状を最適化した精密設計のノズルを採用し、エアバリアに効果的に浸透する集中型の高速オイルジェットを実現。

潤滑方法の選択原理

様々な潤滑方法の利点と欠点を評価した後、特定の運転条件と軸受の要件に基づいて適切な技術を選択することができます。選択のための主な原則は、以下のようにまとめることができる：

1. ベアリングの回転速度と温度上昇指数が許容範囲内にある場合、グリース潤滑を第一の選択肢として考慮する必要があります。この方法は、多くの用途において、簡便性、費用対効果、メンテナンス要件の低減を提供します。
2. オイル潤滑法の中で、滴下オイル潤滑は一般的に、技術効率と経済性の面で最も高い総合指数を提供する。最新の自動化システムでは、滴下給油を正確に制御することができるため、今後の用途としてますます魅力的な選択肢となっている。この方法は、オイル消費を最小限に抑えながら、優れた冷却能力と汚染物質の洗浄能力を提供する。
3. 低速で稼動するヘビーデューティーベアリングや高速で稼動する中空ベアリングには、圧力サイクル潤滑が最適なソリューションとなる場合があります。この方法は、厳しい条件下でも安定した油膜形成と効果的な熱放散を保証します。
4. 高速で軽負荷のベアリングは、オイルミストまたは分散液滴システムを使用して効果的に潤滑することができます。これらの方法は、最小限の摩擦と優れた熱管理を提供します。高速で高負荷のベアリングには、適切な油膜厚さと冷却を確保するためにスプレー潤滑を推奨します。
5. スプラッシュ潤滑とオイルバス潤滑は、一般に、他の方法に比べて総合的な技術的・経済的指標が低い。これらの方法は、簡便さと低コストを最優先し、運転条件が要求されない特定の場合を除き、可能な限り避けるべきである。
6. 完全な機器アセンブリ内のベアリングの潤滑方法を選択する場合、他のコンポーネントの潤滑要件と特性を考慮することが極めて重要です。システム全体で互換性のある潤滑剤と潤滑方法を利用することで、運転の複雑さとメンテナンスコストを大幅に削減することができます。
7. 潤滑方法を選択する際には、極端な温度、汚染リスク、メンテナンスのしやすさなど、使用環境を考慮してください。技術によっては、過酷な環境や遠隔地に適したものもある。
8. 初期投資、継続的なメンテナンス、潤滑油の消費量、再潤滑またはシステム整備のための潜在的なダウンタイムなど、各潤滑方法の長期的なコストへの影響を評価する。
9. クリティカルな用途や従来とは異なる運転条件に対処する場合は、潤滑の専門家または軸受メーカーに相談し、最も適切な方法を選択してください。

最後の言葉

ベアリングの潤滑は、機械システムの性能と寿命に大きく影響する重要で継続的なプロセスです。潤滑油の交換サイクルは、運転条件、環境要因、潤滑油の量など、いくつかの要因に左右されます。最適な条件-運転温度が50℃（122°F）以下で、粒子状物質による汚染が最小限であるクリーンな環境-では、通常、潤滑油の交換は年1回が推奨される。しかし、運転条件が厳しくなるにつれて、交換頻度を適宜調整する必要があります。

油温が常に100°C（212°F）以上になると、潤滑油の熱安定性と粘度が損なわれるため、より頻繁な交換が必要になります。高温は潤滑油の酸化と分解を促進し、保護機能の低下と摩耗の増加につながる可能性があることに注意することが重要です。

オイル分析を通じて潤滑油の状態を定期的に監視することで、最適な交換間隔に関する貴重な洞察を得ることができる。このプロアクティブ・アプローチは、実際の運転状態に基づいたカスタマイズされたメンテナンス・スケジュールを可能にし、機器の寿命を延ばし、ダウンタイムを削減する可能性がある。さらに、適切なシール機構と濾過システムを導入することで、潤滑油の清浄度を維持し、耐用年数を延ばすことができる。

最終的には、メーカーの推奨事項を遵守し、特定の使用環境を総合的に理解することで、最適な軸受性能を確保し、機械システム全体の効率を最大化することができます。