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スラストベアリングは回転ベアリングの一種です。他のベアリングと同様に部品間で永久的に回転しますが、主に軸方向の荷重を支えるように設計されています。[1]
スラストベアリングにはいくつかの種類があります。
- スラスト ボール ベアリングは、リングで支持されたベアリング ボールで構成されており、軸方向の荷重がほとんどない低スラストの用途に使用できます。
- 円筒スラスト ローラー ベアリングは、軸がベアリングの軸を指すように平らに配置された小さな円筒形のローラーで構成されています。優れた耐荷重性があり、安価ですが、半径方向の速度差と摩擦がボール ベアリングよりも高いため、摩耗しやすくなります。
- テーパーローラースラストベアリングは、軸がすべてベアリングの軸上の一点に収束するように配置された小さなテーパーローラーで構成されています。ローラーの長さ、広い端と狭い端の直径、ローラーの角度を慎重に計算して適切なテーパーを実現し、ローラーの各端がベアリング面を滑ることなくスムーズに回転するようにする必要があります。これらは自動車用途で最も一般的に使用されているタイプで (たとえば、自動車の車輪を支えるため)、ペアで使用され、両方向の軸方向スラストとラジアル荷重に対応します。接触面積が大きいため、ボールタイプよりも大きなスラスト荷重をサポートできますが、製造コストが高くなります。
- スフェリカルローラースラストベアリングは、球面形状の非対称ローラーを使用し、球面内部形状のレースウェイを備えたハウスワッシャー内で転がります。ラジアル荷重とアキシアル荷重の組み合わせに対応でき、シャフトのずれにも対応できます。ラジアルスフェリカルローラーベアリングと一緒に使用されることがよくあります。スフェリカルローラースラストベアリングは、すべてのスラストベアリングの中で最も高い定格荷重密度を提供します。 [2]
- 流体軸受では、軸方向の推力が加圧された液体の薄い層で支えられ、抗力が低くなります。
スラストベアリングは、自動車、船舶、[3]、航空宇宙の分野で広く使用されています。また、RC（無線操縦）ヘリコプターのメインローターとテールローターのブレードグリップにも使用されています。
スラスト ベアリングが自動車に使用されているのは、現代の自動車のギアボックスの前進ギアにヘリカル ギアが使用されているためです。ヘリカルギアは滑らかさと騒音の低減に役立ちますが、対処が必要な軸方向の力も発生します。
スラストベアリングは、アンテナ回転子の負荷を軽減するために、無線アンテナマストでも使用されます。
自動車のスラストベアリングの一種にクラッチ「スローアウト」ベアリングがあり、クラッチリリースベアリングと呼ばれることもあります。[4] [説明が必要]
流体膜スラスト軸受
流体膜スラスト軸受は、アルバート・キングスベリーによって発明されました。キングスベリーは、学生時代の1888年に軸受と潤滑の研究を開始し、その原理を発見しました。キングスベリーの最初の実験用軸受は1904年にテストされました。キングスベリーは1907年に特許を申請し、1910年に認可されました。 [5]キングスベリーの軸受の主な用途の1つである水力発電サービスでの最初の軸受は、 1912年にホルトウッド発電所に設置されました。この軸受は、現在もフル稼働しています。
スラスト ベアリングは、オーストラリアのエンジニアであるGeorge Michell (ミッチェルと発音) によって独自に発明され、1905 年に特許を取得しました。
流体スラスト ベアリングには、シャフトの周囲に円形に配置された、自由に回転できる扇形パッドが多数含まれています。これにより、ベアリング内部のパッドと回転ディスクの間にくさび形のオイル領域が形成され、加えられたスラストが支えられ、金属同士の接触がなくなります。
キングズベリーとミッシェルの発明は、船舶のスラスト ブロックに特に応用されました。キングズベリーとミッシェルの発明は、サイズが小さく (従来のベアリング設計の 10 分の 1 のサイズ)、摩擦が少なく、寿命が長いため、より強力なエンジンとプロペラの開発が可能になりました。このベアリングは、第一次世界大戦中に建造された船舶で広く使用され、世界中の船舶や発電所のタービン シャフトに使用される標準ベアリングになりました。(ミッシェル/キングズベリーのティルティング パッド流体ベアリングも参照)
今日でも、スラストベアリングは、エキスパンダー、ポンプ、ガスタービンや蒸気タービン、コンプレッサーなどの回転機器で重要な役割を果たし続けています。20世紀初頭から使用されてきた従来のバビットベアリングに加えて、スラストパッド用の新しい素材が使用されるようになりました。たとえば、ベアリングの性能を向上させるために、青銅や銅クロムが一般的に使用されています。[6]
参照
引用
- ^ 「スラストボールベアリングの紹介」SKFベアリング。2022年3月18日。 2022年8月15日閲覧。
- ^ 「SKF 球面ローラースラストベアリングが選ばれる理由」SKF 2013 年12 月 17 日閲覧。
- ^ シモンズとヘンダーソン（1990）、344ページ。
- ^ “クラッチレリーズベアリング/駆動系関連製品（ドライブトレイン）/自動車アフターマーケット/分野/製品情報/Koyo Bearings（JTEKT）”.ベアリング. 2022年8月15日閲覧。
- ^ 「Kingsbury スラストベアリング - ASME」。
- ^ 「Miba スラストベアリング」。
参考文献
- Simmons, JEL; Henderson, N. (1990). 「海軍スラストベアリングの開発」. Journal of Naval Engineering . 32 (2): 344–353.