ボール対針軸承 エンジニアのためのキー選択ガイド

現代産業の精密な動作において、ベアリングは機械の「関節」として重要な役割を果たしています。回転運動をサポートし、摩擦を軽減し、機器のスムーズな動作を保証します。ただし、ベアリングの種類は数多くあるため、最適なものを選択することは、エンジニアやメンテナンス担当者にとって大きな課題となります。この記事では、ボール ベアリングとニードル ベアリングという 2 つの一般的なベアリング タイプの包括的な比較を提供します。

ボールベアリングとニードルベアリングの違いを調べる前に、基本的なベアリングのコンポーネントと動作原理を理解することが重要です。すべての転がり軸受は次のコア要素を共有します。

内輪と外輪はベアリングの基礎を形成し、転動体に転がり軌道を提供し、さまざまな方向からの荷重を支えます。通常、内輪は回転シャフトにしっかりとはまり、外輪はハウジングに取り付けられます。これらのリングの材質と製造精度は、耐荷重、回転精度、寿命に直接影響します。

これらはリング間で転がり、滑り摩擦を転がり摩擦に変換するコアコンポーネントです。ベアリングの形状はベアリングの種類と性能特性を決定します。ボールベアリングは球面要素を使用し、ニードルベアリングは細長い円筒ころを使用します。

保持器は転動体を均等に配置して接触を防ぎ、転動体の動きをガイドします。その設計と材質は、摩擦、騒音、速度制限、潤滑効果に大きな影響を与えます。

基本原理はベアリングの種類を問わず一貫しています。転動体は滑り摩擦をより効率的な転がり摩擦に変換し、エネルギー損失を削減し、機器の寿命を延ばします。

転がり軸受には大きく分けて玉軸受ところ軸受があり、ニードル軸受は細い針状のころを特徴とするころ軸受の特殊なタイプです。以下では、複数の側面にわたるそれらの違いを分析します。

ボールベアリング:深溝軌道を備えた球面転動体を使用し、点接触を実現します。この構造により、高速用途に適した低い摩擦係数が得られます。ボールベアリングはラジアル荷重、アキシアル荷重、または複合荷重に対応できるため、強力な汎用性を備えています。

ニードルベアリング:細長い円筒ころを軌道面に線接触させたものです。この構成は、特にラジアル荷重に対してより高い負荷容量を提供しますが、より多くの摩擦が発生するため、高速用途にはあまり適していません。

ニードルベアリングの線接触により接触面積が大きくなり、同様のサイズのボールベアリングよりも大幅に高い負荷容量が可能になります。通常、ニードルベアリングは、同等のボールベアリングまたは円筒ころベアリングの 2 ～ 8 倍の荷重に耐えることができるため、スペースに制約のある高荷重用途に最適です。

ボールベアリングの優れた点:
・高速アプリケーション（モーター、精密工作機械）
・高精度要求（計測機器、光学機器）
- 低トルクアプリケーション (マイクロモーター、精密ギアボックス)
・低振動環境（医療機器、事務機器）

ニードルベアリングの優れた点:
- 重負荷シナリオ（建設機械、車両）
- スペースに制約のある設計 (エンジンのコネクティングロッド、オートバイのロッカーアーム)
・揺動運動用途（ステアリング機構、繊維機械）
- 効率が重要な用途におけるすべり軸受の代替品

ボールベアリングは摩擦や発熱が少ないため、高速動作に適しています。ニードルベアリングは線接触により摩擦と熱が増加し、高速性能が制限されます。

ボールベアリングは一般に、ニードルベアリングに比べて製造精度、回転精度が高く、動作音が静かです。

一般に、ボール ベアリングは同様のサイズのニードル ベアリングよりもコストが低く、性能要件が許せばより経済的になります。

ボール ベアリングには、いくつかの特殊な構成があります。

最も一般的なタイプで、軌道溝が深くラジアル荷重および両方向のアキシアル荷重を受けることができます。シンプルさ、使いやすさ、費用対効果の高さにより、広く適用可能です。

これらは、かなりの片側のアキシアル荷重に耐えるために角度の付いた軌道を備えており、多くの場合、双方向のアキシアル荷重に対してペアで使用されます。工作機械の主軸などの高速・高精度・重負荷用途に最適です。

球面外輪軌道を特徴とするこれらは、シャフトのたわみや位置ずれを自動的に補正し、シャフトの曲がりが大きい用途に適しています。

これらは主にアキシアル荷重用に設計されており、クレーンやプレスなどの低速で重荷重の用途向けに一方向および双方向のバリエーションがあります。

ニードルベアリングは、要求の厳しい用途向けに独自の構成を備えています。

内外輪のないコンパクトな設計で、シャフトとハウジングを軌道面として使用し、エンジンのコネクティングロッドなどのスペースに制約のある場所に最適です。

薄肉鋼製の外輪を特徴とするこれらのコスト効率の高いベアリングは、通常、シャフトを内輪として使用し、軽荷重、低速の用途に適しています。

より高い耐荷重と剛性を実現するソリッドスチールリングを備えたこれらは、産業用機械や車両のヘビーデューティーで高速な用途に役立ちます。

ボールベアリングとニードルベアリングには、どちらにも明確な利点があります。ボールベアリングは中程度の荷重を伴う高速で精密な用途に優れており、ニードルベアリングはコンパクトなスペースで優れた耐荷重性を提供します。これらの違いを理解することで、エンジニアは機器の性能と寿命を最適化するベアリングを選択できるようになります。最終的には、負荷の種類、速度、精度のニーズ、環境条件、スペースの制約など、特定の運用要件によって選択が決まります。