ベアリングの軸方向クリアランス

 

いわゆる ベアリングクリアランスとは、ベアリングシャフトやベアリングハウジングに取り付けられておらず、内輪または外輪の片側を固定し、固定されていない側を半径方向または軸方向に移動させる。移動方向に応じて、半径方向クリアランスと軸方向クリアランスに分類できる。

運転中のクリアランス（作動クリアランスと呼ばれる）の大きさは、ベアリングの転がり疲労寿命、温度上昇、騒音、振動、その他の特性に影響を与える。

ベアリングのクリアランスを測定する際、いわゆるベアリングクリアランスとは、ベアリングをシャフトやベアリングハウジングに取り付けずに、内輪または外輪の片側を固定し、固定していない側を半径方向または軸方向に移動させたときの、ベアリングの移動量を指します。移動方向によって、半径方向クリアランスと軸方向クリアランスに分けられます。

運転中のクリアランス（作動クリアランスと呼ばれる）の大きさは、ベアリングの転がり疲労寿命、温度上昇、騒音、振動、その他の特性に影響を与える。

クリアランスを測定する際ベアリング安定した測定値を得るために、一般的にはベアリングに規定の測定荷重が加えられます。

その結果、測定値は真のクリアランス（理論クリアランスとして知られる）よりも大きくなり、つまり、測定された荷重による弾性変形の量が増加する。

しかし、ローラーベアリングの場合、この弾性変形は量が少ないため無視できる。

取り付け前のベアリングの内部すきまは、一般的に理論上のすきまで表される。

クリアランスの選択

理論上のクリアランスから、ベアリングをシャフトまたはハウジングに取り付けた際に、圧入によってリングが膨張または収縮する量を差し引いた後のクリアランスを「取付クリアランス」と呼びます。

 

軸受内部の温度差による寸法変化を加減した後のクリアランスを「有効クリアランス」と呼ぶ。

ベアリングは、機械的に一定の荷重がかかった状態で取り付けられます。つまり、ベアリング荷重によって生じる弾性変形に有効クリアランスが加算されるため、「作動クリアランス」と呼ばれます。　

 

作動クリアランスがわずかに負の値の場合、ベアリングの疲労寿命は最も長くなりますが、負のクリアランスが増加するにつれて、疲労寿命は著しく低下します。したがって、ベアリングのクリアランスを選択する際には、一般的に作動クリアランスをゼロまたはわずかに正の値に設定することが推奨されます。

さらに、ベアリングの剛性を向上させたり、騒音を低減したりする必要がある場合は、作動クリアランスをさらに負の値にする必要があります。また、ベアリングの温度上昇が激しい場合は、作動クリアランスをさらに正の値にする必要があります。使用条件に応じて具体的な分析を行う必要があります。

 

転がり軸受におけるクリアランスの概念

1. 原始的なクリアランス

ベアリング取り付け前の自由状態でのクリアランス。元のクリアランスは、製造工場での加工および組み立てによって決定されます。

 

2.クリアランスの設置

これは嵌合クリアランスとも呼ばれ、ベアリング、シャフト、ベアリングシートが取り付けられた状態で、まだ作動していないときのクリアランスです。干渉嵌合の場合、内輪が拡大するか、外輪が縮小するか、あるいはその両方が行われるため、嵌合クリアランスは元のクリアランスよりも小さくなります。

 

3.就労許可

ベアリングが作動状態にあるとき、内輪の温度上昇と熱膨張が最大となるため、ベアリングクリアランスが減少します。同時に、荷重によって転動体と軌道面との接触部で弾性変形が生じ、ベアリングクリアランスが増加します。ベアリングの作動クリアランスが設置クリアランスよりも大きいか小さいかは、これら2つの要因の複合的な影響によって決まります。