アンギュラ玉軸受を使用する場合は、システムのアキシアル方向すきまを決定する必要があります。この記事では、 MESYS Shaft Calculation のパラメータバリエーションを使用して、必要なアキシアル方向すきまを決定する方法を示します。
直径10mm、速度20000rpmのシャフトの例を次の図に示します。:
Shaft geometry used in the example
最適なすきまや予圧を決定する基準として、以下のパラメータを使用することができます。:
- 軸受寿命
- シャフトの最大変位
- シャフトの固有振動数
- 各軸受内部の最大接触応力
- 各軸受内部の最小接触応力
- 各軸受のスピン／ロール比
- 各軸受のボール進み遅れ
- 各軸受の摩擦モーメント
これらの基準は、ある範囲の温度、シャフト速度または公差に対して評価することができます。
パラメータバリエーションを使用すると、選択したパラメータを自動的に変更することができます。 結果を表および図に示すことができます。 この例では、ベアリングすきまと温度が変化します。 すきまを30ステップ、温度を1ステップとすると、31 * 2 = 62回の計算になります。
Inputs for the parameter variation
結果は数百の計算結果から選択できます。 最初の図は、ボールベアリングの寿命とシャフトの曲げに対する最初の固有振動数を示しています。
軸受すきまに依存する軸受寿命と曲げ固有振動数
固有振動数に関して、低温では良くない場合がありますが、軸受寿命では高温が悪くなっています。 ベアリング内輪のすきまに対するラジアル方向の伸びの影響は軸のアキシアル方向の伸びよりも大きいので、軸受の寿命は温度の上昇とともに減少します。 固有振動数が急激に下がるため、アキシアル方向すきまPa <12μmを要求することができます。 ベアリング寿命> 20000hの場合、クリアランスは5μmより大きくすべきです。
2番目の図は、摩擦モーメントとスピン – ロール比を示しています。
軸受すきまに依存する摩擦モーメントとスピン – ロール比
スピン-ロール比については、しばしば0.25の限界が使用されます。これにより、アキシアル方向すきまPa
<15μmになります。スピン-ロール比の値が小さければ小さいほど良いでしょう。摩擦モーメントは、予圧とともに増加します（またはすきまとともに減少する）。
両方の図の結果として、アキシアル方向すきまは、できるだけ大きく12μm未満に選択する必要があります。計算は、中間のはめあい精度と1つの軸回転速度で行われました。今度はシャフトの速度も変えられ、シャフトとベアリングのはめあい精度を最大/最小値で計算を行うことができます。この例では、予圧のために固定の変位を定義していました。代わりに、予圧を生成するためにバネを定義することができ、別のパラメータとしてバネ剛性を定義するになります。
高速のため、この例の結果は正のベアリングすきまになっています。低速度のシャフトを検討するならば、最適なすきまは負であり、従って予圧力が存在することになるでしょう。
ベアリング寿命と固有振動数に加えて、シャフト計算ソフトウェアはDIN 743に従ってシャフト強度を計算することもできます。