スリーブベアリングとは何ですか?素材と選び方の実践ガイド

コンベア駆動モーターは 3 年間静かに動作しますが、その後、低速ではゴロゴロと音を立て、高速ではハム音が鳴り始めます。整備員がエンドベルを引くと、中にはコーヒーカップほどの大きさの青銅製の円筒があり、そこには切り込みが入っており、黒いニスのフィルムが張られている。そのシリンダーはスリーブベアリングであり、その故障は家族全員がどのように行動するかについてほぼすべてを説明します。

スリーブ ベアリングは、プレーン ベアリング、ブッシング、またはジャーナル ベアリングとも呼ばれ、転動体ではなく、オイル、グリース、または固体潤滑剤の膜上でシャフトを支える一体型の円筒ライナーです。ケージや転がるボールはなく、シャフト自体以外に回転するものは何もありません。

スリーブ ベアリングとは何かということに対する簡単な答えは、クリアランス、潤滑膜、材質という 3 つの変数に帰着します。これら 3 つが負荷と速度に適合している場合、銅合金スリーブ ベアリングはボール ベアリングよりも数倍長持ちします。そのうちの 1 つが間違っていると、1 つのシフト内で同じベアリングが固着する可能性があります。

実際に荷重がハウジングに到達する仕組み

スリーブ ベアリングは、転がり接触ではなく形状によって機能します。ボアはシャフトより数百分の数ミリメートル大きく加工され、回転方向に収束するギャップを生み出します。シャフトが回転すると、オイルがその狭くなったウェッジに引き込まれ、圧力が高まり、ジャーナルが金属から持ち上げられます。シャフトは、多くの場合、厚さがわずか 5 ～ 25 ミクロンの油膜の上に乗ります。

停止および非常に低速では、膜が形成されないため、荷重はグリース内の境界添加剤または軸受材料自体によって支えられます。これが、スリーブベアリングにとって始動停止義務が連続運転よりもはるかに難しい理由です。

膜の厚さは、2 つの部分の表面粗さにオイル内を循環する最大の粒子を加えたものより大きくなければなりません。 10 ミクロンのグリット粒子は多くの油膜よりも大きいため、合金の選択と同じくらい濾過が重要です。温度によってループが閉じられます。熱いオイルは薄いオイルであり、薄い膜は同じ速度でも負荷が少なくなります。

実機で見られる主なタイプ

ソリッドブッシュと分割ブッシュ

ソリッドブッシングはハウジングに押し込まれるか収縮され、ボアが公差を超えて磨耗すると交換されます。クランクシャフトや古い機器の長いラインシャフトなど、取り外すことができないシャフトには分割ブッシュが存在します。

フランジおよびスラストバージョン

フランジにはラジアル荷重だけでなくアキシアル荷重も負荷されます。キングピン、ラダー、およびヒンジの用途では、アセンブリが別個のスラストワッシャーを追加せずに垂直方向の動きにも抵抗する必要があるため、フランジ付きブッシュを使用します。

自己潤滑ブッシュ

グラファイトプラグ付き青銅、油含浸焼結青銅、および PTFE ライナーのスチールシェルは、遠隔コンベヤー、海底設備、食品工場の洗浄エリアなど、グリースの再塗布が現実的ではない場所で使用できます。ピーク負荷容量と引き換えに、数週間ではなく数年単位で測定されるメンテナンス間隔を実現します。潤滑ポイントが頻繁に失われるほこりの多いプラントでは、多くの場合、5 年間使用した場合、アルミニウム青銅または真鍮の自己潤滑ブッシュがより安価な解決策となります。

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バイメタルとバビット裏地のシェル

スチールまたはブロンズの裏材に接着された薄いバビット層は、そのままの強度よりも適合性と埋め込み性が重要となるエンジンのメインベアリングとタービンジャーナルを支配します。

銅合金とそれぞれの属する場所

銅合金はフィルムから熱を奪い、シャフトに傷をつけずに硬質粒子を埋め込み、適度な荷重で流体力学的フィルムを保持するため、工業用スリーブベアリングの主流を占めています。

海水、研磨粉塵、または方向を逆にする負荷がかかる作業の場合、通常はアルミニウム青銅を使用するのがより安全です。シャフトが柔らかく、負荷が適度な場合、錫青銅は汚染物を埋め込み、より硬い合金では許容できない小さな位置合わせの誤差を許容します。

スリーブベアリングまたは転動体ベアリング?

品質を重視して選択することはほとんどありません。それは、騒音、スペース、潤滑へのアクセス、および部品の故障がどのように予想されるかに関するものです。

スリーブベアリングが故障する理由

ほとんどの失敗は重大な失敗ではありません。これらは潤滑、フィット、汚染の問題であり、合金では補うことができません。

• 石油枯渇: フィルムが崩壊し、ボアがジャーナルから金属を拾い上げ、数分以内に傷が周囲に広がります。
• 汚染: 青銅は硬い粒子を埋め込んでシャフトを保護しますが、埋め込まれた粒子がボアに誇らしげに立つと、切削工具のようにジャーナルを覆います。
• 過熱: 温度が上昇すると粘度が低下するため、設計値より 20 ℃高い温度でベアリングを使用すると、負荷容量の大部分が失われる可能性があります。
• 位置ずれとエッジロード: 短いブッシュを挟んで平行から 0.05 mm ずれたシャフトは、一方のエッジに荷重を集中させ、最初にそのエッジを拭きます。
• 間違ったクリアランス: 締めすぎると、シャフトが熱で伸びるにつれてベアリングが焼き付きます。緩すぎるとジャーナルが回転し、ハンマーで穴を楕円形に叩きつけます。
• フレッチングとクリープ: ハウジング内の干渉が不十分であると、外径がハウジングのボアを研磨し、酸化物の破片を取り除くことができます。
• シャフト電流: 可変周波数ドライブはシャフトに電流を流し、ボアを細かいクレーターのパターンとして侵食する可能性があります。

高額な返品を防ぐ選択チェックリスト

1. 負荷: 定常成分、交互成分、衝撃成分に加えて推力を記録します。フランジ付きブッシュは、後で別のスラスト面を追加するよりもコストが安くなります。
2. 速度とPV: 単位圧力に表面速度を掛けます。発振時や割り出し時など、膜が形成できない場合は許容値が急激に低下します。
3. 給油経路： オイルバス、強制給餌、グリースニップル、あるいは何も使用しない。これは合金を選択した後ではなく、その前に決定してください。
4. 環境: 海水、研磨粉塵、洗浄薬品、周囲温度、接合部が水没しているかどうか。
5. クリアランス: 自由状態のクリアランスではなく、取り付けられたクリアランスを指定してください。スチール上のブロンズの一般的な開始点は、シャフト直径の 0.001 ～ 0.0015 です。
6. シャフトの状態： 硬度、表面仕上げ、ジャーナルが摩耗した場合に再加工または交換できるかどうか。
7. ジオメトリ: 油の溝と穴の位置、面取り、肉厚、部品の押し込みと引き抜きの方法。
8. 交換戦略: ブッシュは検査間隔のある計画摩耗部品ですか、それとも寿命部品ですか?

クラッシャーピンにグリースを塗るのがせいぜい毎週の鉱山では、アルミニウム青銅の自己潤滑ブッシュにより潤滑ステップが完全に不要になり、次の計画停止までジョイントの稼働が維持されます。

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銅合金スリーブベアリングが活躍する場所

船舶の推進システムとステアリング システムは典型的なケースです。ラダーストック、油圧シリンダー、アンカーウィンドラス、船尾チューブシールはすべて、異なる荷重、異なる速度、異なる腐食暴露で動作しますが、それぞれがそれぞれの用途に応じたサイズの銅合金ブッシングを必要とします。

鉱山および冶金設備は、高い衝撃荷重、研磨粉塵、メンテナンス停止の間隔が長いなど、より厳しい条件下でも同じ論理に従います。エンジニアリング機械、風力発電ギアボックス、歯車ホブ盤では、転がり効率よりも滑り接触と減衰が重要視される銅合金のウォーム ギアとブッシングが使用されます。

以下の錫青銅ブッシングは、汎用グレードではなく、特定の用途のために選択された材料の典型的な例です。

船舶推進システム用錫青銅ブッシュ 船舶推進システム用錫青銅ブッシュは、船舶推進シャフト、舵システムなどの主要部品向けに設計された高性能耐摩耗部品です。 製品を見る→

調達メモ: 公差、鋳造品質、バッチの一貫性

2 つのサプライヤーが同じ合金名を引用して、まったく異なる部品を提供する可能性があります。 3 つの詳細により、何年も動作するブッシングと数か月で故障するブッシングが区別されます。

• 設置寸法: 圧入ではおおよそしめしろ量だけボアが閉じるため、図面には自由状態のボアだけでなく、取り付けられたクリアランスも記載する必要があります。
• キャストの健全性: 壁内部の気孔は、衝撃荷重がかかると亀裂の開始点になります。材料の認証を依頼し、重要な部品については超音波または染料浸透検査を依頼してください。
• バッチの一貫性: 熱数を記録してください。異なる溶湯から作られた同じ合金でも、加工方法や摩耗方法が異なります。

Yangzhou Yifeng Copper Products は、2005 年以来、錫青銅、アルミニウム青銅、真鍮のブッシング、自己潤滑ベアリング、船舶用シール リング、ウォーム ギアなどの銅合金部品の鋳造および機械加工を行っています。の 会社概要 では、30,000 平方メートルの工場、80 名を超える従業員、大学との研究提携について説明しています。これは、修理不可能なアセンブリ内にブッシュが入っているときに確認する価値のある背景のようなものです。

トピックを本質に戻します。スリーブ ベアリングは、制御されたフィルムで満たされた制御されたギャップです。他のすべて、合金、溝、公差、仕上げは、そのギャップを保護するために存在します。

指定する場合は、負荷と潤滑経路から始めて合金を選択してください。トラブルシューティングを行う場合は、材質のせいにする前に、取り付けられたクリアランスを測定し、オイルを観察してください。図面、義務データ、または故障した部品に関するセカンドオピニオンについては、次の方法でエンジニアリング チームに問い合わせることができます。 お問い合わせページ .