高速回転

セラミック転動体で高速回転性能を高めたベアリング

工作機械やターボチャージャなどの超高速回転、急加減速が必要になる装置では、一般的なベアリングでは軸受回転時に転動体に生じる遠心力やジャイロモーメントによるすべり現象により、必要な回転速度に到達しない場合があります。
ジェイテクトでは、通常の軸受鋼に比べ、低密度のセラミックスを用い、転動体の質量を軽くすることで、遠心力やジャイロモーメントによるすべり現象を低減し、優れた高速回転性能を実現しています。
また、工作機械の主軸部分では、超高速回転、急加減速、高剛性、低温度上昇などの性能が同時に要求されます。ジェイテクトではこれらの需要に対して、専用のハイアビリーシリーズを開発しています。

高速回転性能データ

高速回転時の動力損失

組合せセラミック軸受と一般軸受の動力損失を比較した結果を図4-7 に示します。組合せセラミック軸受は、高速回転時に軸受の動力損失を大幅に低減します。その効果は、高速回転になればなるほど大きくなります。また、組合せセラミック軸受は耐焼付き性に優れるため、供給する潤滑油量を少なくすることができるので、結果として軸受の回転抵抗(動力損失)をさらに低減することができます。

  • 図4-7 組合せセラミック軸受と一般軸受の動力損失の比較
  • 組合せセラミック軸受 一般軸受
    軌道輪 高速度工具鋼(M50)
    材料 セラミックス(Si3N4 高速度工具鋼(M50)
    直径 6.35 mm
    個数 9
    保持器 ポリイミド樹脂
    項目 条件
    アキシアル荷重 200 N
    回転速度(最大) 100,000 min−1
    潤滑油 エアロシェルタービンオイル 500
    雰囲気温度 室温

図4-7 組合せセラミック軸受と一般軸受の動力損失の比較

高速回転時の焼付き限界

潤滑油量を減少させていったときの組合せセラミック軸受と一般軸受の焼付き限界の比較を図4-8 に示します。組合せセラミック軸受は一般軸受に比較して、同じ回転速度なら少ない潤滑油量で、同じ潤滑油量なら高い回転速度で運転することが可能です。

  • 図4-8 組合せセラミック軸受と一般軸受の焼付き限界の比較
  • 図4-8 組合せセラミック軸受と一般軸受の焼付き限界の比較

図4-8 組合せセラミック軸受と一般軸受の焼付き限界の比較

工作機械の主軸などに最適化したハイアビリーシリーズ
ハイアビリーシリーズは高速性と急加減速性に優れ、オイルエア潤滑による超高速運転には、とくに優れた性能を発揮します。グリース潤滑においても従来品と比べ高速運転を可能にします。
詳しくは、工作機械用精密転がり軸受のカタログをご参照ください。

高速回転対応製品

製品名 許容回転速度 使用温度
(℃)
真空度
(Pa)
クリーン度(2)
(クラス)
即納対応
可能サイズ
の有無
dn値(1) 最大(min-1
組合せセラミック軸受 一般軸受の1.2倍以上 ~120 大気 なし

(1)dn値:軸受内径(mm)×回転速度(min-1
(2)クリーン性は使用条件や周囲の構造などにより異なる場合があります。

高速回転使用事例

  • ターボチャージャ

    製品名
    組合せセラミック軸受

    ターボチャージャの主軸を支える軸受は低粘度・汚れ油中で加速応答性と耐久性が求められます。
    これらの信頼性に優れた組合せセラミック軸受が採用されています。

    • 一般軸受比3倍以上の長寿命
    • 加速応答性20%向上
    • 給油量80%削減
    使用条件
    回転速度 180,000min-1 ~ 210,000min-1
    温度 350 ℃
    潤滑 オイル
    ターボチャージャ
  • 工作機械主軸(アンギュラ玉軸受)

    製品名
    組合せセラミック軸受

    工作機械の主軸には超高速回転、急加減速、高剛性、低温度上昇などの性能が求められます。
    これらの要求に対応できる組合せセラミック軸受が広く採用されています。

    • 温度上昇20% ~ 30%低減
    • 高速限界1.2倍 ~ 1.5倍(当社比)
    使用条件
    回転速度 25,000min-1
    (dmn = 2.75 × 106
    スピンドル出力 75 kW
    潤滑 オイルまたはグリース
    工作機械主軸(アンギュラ玉軸受)
  • 工作機械主軸(円筒ころ軸受)

    製品名
    組合せセラミック軸受

    立形マシニングセンタにおいて、ミスアライメントによる偏荷重条件下での耐焼き付き性能が向上します。

    • 温度上昇20% ~ 30%低減
    • 高速限界1.2倍 ~ 1.5倍(当社比)
    使用条件
    回転速度 12,000min-1
    潤滑 グリース
    工作機械主軸(円筒ころ軸受)
  • ポリゴンスキャナモータ

    製品名
    組合せセラミック軸受

    高速ポリゴンスキャナモータには、高速性に優れた組合せセラミック軸受が採用されています。

    • 高速信頼性
    使用条件
    回転速度 26,000min-1
    潤滑 グリース
    ポリゴンスキャナモータ
  • SR モータ

    製品名
    組合せセラミック軸受

    巻き線、永久磁石を使用しない高速・高効率なSR(Switched Reluctance)モータには、組合せセラミック軸受が採用されています。

    • 高速信頼性
    使用条件
    回転速度 30,000min-1
    潤滑 グリース
    SR モータ
  • スチールコード撚線機

    製品名
    組合せセラミック軸受

    ラジアルタイヤ用のスチールコードは強度が要求されるため、撚線機で撚り合わせて製造されます。スチールコード撚線機では、回転速度が高いため、軸受の寿命向上と寿命安定のために組合せセラミック軸受が採用されています。

    • 温度上昇低減
    • 耐久信頼性向上
    使用条件
    回転速度 6,000min-1
    潤滑 グリース
    スチールコード撚線機
  • ジェット静電塗装機

    製品名
    組合せセラミック軸受

    静電塗装機の吹付け部ではエアモータによるグリース流出によって、塗料に悪影響を及ぼします。
    その対策のため、グリースを用いない組合せセラミック軸受が採用されています。

    • グリース飛散防止
    • 塗料汚染防止
    使用条件
    回転速度 20,000min-1
    潤滑 ふっ素系高分子
    ジェット静電塗装機
  • マイクロガスタービン発電機

    製品名
    組合せセラミック軸受

    クリーンな排気で環境に優しく、世界最小のガスタービン発電機には低振動・低騒音で高速性に優れた組合せセラミック軸受が採用されています。

    • 高速信頼性向上
    使用条件
    回転速度 100,000min-1
    (dmn = 2.22 × 106
    温度 200 ℃
    潤滑 オイル
    マイクロガスタービン発電機
  • 二輪車用スーパーチャージャー

    製品名
    組合せセラミック軸受

    大型二輪車用新型スーパーチャージャーでは、高速回転に対応するため、軽量・高強度のセラミックボールを使用した軸受が採用されています。セラミックボールの採用により、高速性能、耐熱性、耐摩耗性に優れた軸受を実現しています。更に過酷な条件となるレース仕様車でも、組合せセラミック軸受にて高出力を実現しています。

    • 高速性能、耐熱性、耐摩耗性向上
    • レース仕様にも対応し高出力化に寄与
    二輪車用スーパーチャージャー

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