鉄道車両用ベアリング
鉄道車両用ベアリングとは、機関車や車両に使用されるベアリングを指します。機関車のベアリングには、車軸箱ベアリング、牽引モーターベアリング、伝動装置ベアリング、動力装置ベアリング、冷却装置ベアリングなどがあり、車両のベアリングは主に車軸箱ベアリングです。乗用車の車軸箱には主に短円筒ころ軸受が使用され、貨車の車軸箱には主に円錐ころ軸受が使用されます。車両用ベアリングの種類、構造、性能は、基本的に機関車の車軸箱ベアリングと同様です。
1.車軸箱ベアリング
機関車の車輪は、車軸箱、ばね、台車フレームを介して機関車の本体に接続され、車軸箱ベアリングは、牽引力とそれによって発生する追加の荷重を伝達するだけでなく、機関車のばねの重力とレールの車輪への半径方向および軸方向の衝撃を直接支えるため、車軸箱ベアリングは、大きな耐荷重能力を持ち、衝撃や振動に耐えることができ、長寿命、安全性、信頼性が高く、小型で高品質で、点検やメンテナンスが容易である必要がある。そのため、機関車のベアリングには、非標準シリーズのベアリングや特殊なベアリング技術条件がよく使用され、一般的に使用される転がり軸受には次の 3 つのカテゴリがある。
（１）円筒ころ軸受ディーゼル機関車と電気機関車のほとんどの車軸は円筒ころ軸受主な種類は2つあります。
1)円筒ころ軸受4列
中国の機関車車軸箱用軸受は、最も早くから使用され、最も多くの負荷がかかっているのは、972832型4列円筒ころ軸受です。この軸受は高い耐荷重能力と長い寿命を持ち、定格動荷重は1445kNです。ラジアル荷重のみを支えることができ、アキシャル荷重は支えられないため、車軸箱内でアキシャル力に耐えるための装置を設置する必要があります。
2) 二列円筒ころ軸受
中国の東方紅2号、3号、5号、21号、および北京の機関車の車軸箱はすべて、ラジアル荷重を支えるために二列円筒ころ軸受982832Tを使用し、軸方向荷重を支えるためにアンギュラ玉軸受146132Tを使用しています。
（２）球面ころ軸受
球面ころ軸受を使用する利点は、車軸箱と台車フレームの間に傾斜補正装置がないことです。ND2ディーゼル機関車の車軸箱軸受はC型球面ころ軸受です。その型式は、国内軸受3G4053736KTに相当します。このタイプの軸受のころは対称で、内輪には外フランジがなく、中間フランジは分離可能で、ころは外輪と直線接触しており、ころの有効作動長さが長く、同じ外形寸法の非対称球面ころ軸受よりも耐用年数がわずかに長くなっています。
（３）円錐ころ軸受
機関車の車軸箱に使用されているこのタイプのベアリングは、二列円錐ころ軸受であり、ND5ディーゼル機関車にはAP型ベアリングが装備されています。このタイプのベアリングはインチサイズで、B、C、D、E、F、Gなどの等級の車軸に一般的に使用されています。
2.牽引モーターベアリング
（１）牽引モーター電機子軸受
牽引モーターは電気機関車および電気駆動ディーゼル機関車の伝動システムの主要機器であり、電機子軸受はその主要構成部品の一つである。
1)片側伝動用ベアリング
電機子は通常、2つの支点で支持され、取付ギアの出力端は移動支持、整流子端は位置決め支持となる。出力ベアリングはギアに近接して配置され、最も応力がかかるため、電機子の2つのベアリングのうちキーベアリングとなる。負荷を軽減するため、一般的には内輪フランジのないNU型円筒ころ軸受が使用される。整流子端では、一般的に内輪に平型保持リングを備えた単一フランジのNUP型円筒ころ軸受が採用されるが、内輪フランジとベベル保持リングを備えた単一フランジの円筒ころ軸受も整流子端に用いられる。
2) 両面伝動用ベアリング
モータ出力が大きい場合、片側伝動方式を引き続き使用すると、ギア端のベアリング荷重が大きくなりすぎて、定格動荷重と最大速度の要件を満たすベアリングを選択することが困難になるため、モータ設計が許す限り、両側伝動方式に変更することができます。両側伝動方式の利点は、ヘリカル円筒歯車を使用できるため、2つの歯車のねじれ角が等しく、回転方向が逆になり、軸方向荷重を発生させることなく、比較的安定した伝動品質が得られることです。この目的に適したベアリングは、内輪にフランジのない円筒ころ軸受NU型です。平円筒歯車を両側伝動に引き続き使用する場合は、一定の軸方向力に耐えられるベアリングを選択する必要があり、一般的には内輪にシングルフランジの円筒ころ軸受NJ型が使用されます。
（２）牽引モーターベアリングシャフトベアリング
車軸に取り付けられた牽引モーターは、通常、台車側では調整ロッドによって、車軸側ではシャフトベアリングによって支持されている。円筒ころ軸受, 球面ころ軸受そして円錐ころ軸受使用されてきた。
円筒ころ軸受は高速機関車に適しており、グリース補充サイクルが長く、設置とメンテナンスが比較的簡単で、特に一体型シェルを使用する場合、この利点を十分に発揮できます。円錐ころ軸受の設置剛性は良好で、ギアのかみ合い精度を確保するのに有利ですが、組み立てと分解、および軸方向クリアランスの調整が困難です。2セットの球面ころ軸受の設置、特に分解は円錐ころ軸受よりも困難ですが、シャフトの曲がりに対応できます。中国の電気機関車の牽引モーターのシャフトベアリングは球面ころ軸受を採用しており、そのモデルは3G3053148Tです。
（３）牽引発電機用ベアリング
現代の電気駆動式ディーゼル機関車の牽引発電機の本体は、通常、ディーゼルエンジンの出力端側の端面に取り付けられます。このように取り付けられる場合でも、そうでない場合でも、電機子の入力端にはベアリングがほとんどなく、発電機の縦方向のサイズを短くするために、電機子は一般的に弾性カップリングを介してディーゼルエンジンのクランクシャフトまたは出力シャフトに支持されます。
電機子軸の外側端は一般的に使用できます円筒ころ軸受また、ディーゼルエンジンへの取り付け時に位置合わせを容易にするために、球面ころ軸受を使用することもあります。
3. ディーゼル機関車の油圧伝動システムのベアリング
ディーゼル機関車の油圧式変速システムは、一般的に油圧変速機、カルダンシャフト、車軸変速機の3つの部分から構成されます。入換機関車には、多数の転がり軸受を備えた作動状態用変速機が付属する場合もあります。
（１）油圧ギアボックスベアリング
油圧式変速機の動作モードは、列車牽引時にディーゼルエンジンの動力を油圧トルクコンバータを介して駆動機関車の動力に変換することです。動力制動時には、油圧ブレーキを用いて機関車の車輪の運動エネルギーを吸収します。油圧式変速機内部には複数の軸系が配置されており、各軸はすべて転がり軸受で支持されています。
（２）中間ギアボックスベアリング
中間減速機の主要構成要素は、それぞれ2つのギアを備えた入力軸と出力軸です。一方の軸上のギアは変速ギアであり、軸とそのギアにはクラッチ機構が備わっており、これにより一方のギアが軸に接続されて動力を伝達します。もう一方のギアは、この場合空転状態となります。入力トルクが小さいため、変速ギアとクラッチは入力軸上に配置されることが多く、これによりスプラインクラッチとベアリングのサイズを小さくすることができます。
（３）車軸ギアボックスベアリング
4. ディーゼルエンジンのクランクシャフトベアリング
転がり軸受を使用したディーゼルエンジンのクランクシャフトベアリングの主な利点は、高速ディーゼルエンジンに限定され、摩擦損失が小さく、機械効率が高く、動作が信頼性が高く、耐用年数が長いこと、潤滑が容易で、オイルクーラーのサイズが小さいことなどです。滑り軸受の使用と比較すると、主な欠点は、価格が高いこと、品質が高いこと、ベアリングとクランクシャフトの組み立てに高い技術要件があること、メンテナンスと交換が不便であること、騒音が大きいことです。
単気筒および二気筒の小型ディーゼルエンジンのクランクシャフトには、主に0級転がり軸受が使用されます。高速・高出力のディーゼルエンジンのクランクシャフトは、負荷が大きいため、一般的に円筒ころ軸受のみが使用されます。
投稿日時：2025年7月28日
