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ベアリングの種類

機械の回転に欠かせないパーツ、ベアリング。軸受とも呼ばれるベアリングは、軸が壊れてしまわないよう、回転の荷重を引き受ける役目を持っています。 工場などの現場はもちろんのこと、家庭用ポンプなどにも使用されているベアリングは、摩擦の原理によって種類が異なります。ここでは、ベアリングの種類と、それぞれの構造について解説します。

転がり軸受の構造

ベアリングは、大きく分けると、転がり軸受と滑り軸受の2種類に分類されます。転がり軸受と滑り軸受はどちらも、摩擦を少なくするという役割を持っていますので、混同されることもありますが、その種類は摩擦の原理によって異なります。

主に摩擦には、滑り摩擦と転がり摩擦があります。一般的に、機械が回転しているときの摩擦は、転がり摩擦の方が滑り摩擦よりも低いとされています。その特性を活かした構造を持ったベアリングの種類が「転がり軸受」です。

転がり軸受は、外輪と内輪の間に転動体である玉・ころを用いることで、転がりを利用した摩擦によって作動する構造を持っています。

転がり軸受は、滑り軸受と比較すると、保守性などに優れているのが特徴です。また、転がり軸受の潤滑には一般的にグリースが使われます。グリースは、摩擦面への付着性やシール性を伴っているため、オイル潤滑と比べると、給油や密封装置の利便性に富んでいるとされています。

転がり軸受の主な分類と特徴は以下の通りです。

玉軸受・ころ軸受

玉軸受は、軸に直角な方向に荷重がかかるラジアル軸受(ラジアル荷重)と、軸方向に荷重がかかるスラスト軸受(アキシアル荷重、スラスト荷重)に分けられます。


ベアリングユニット(軸受ユニット)

軸受、軸受箱などをまとめ、汎用化したユニット。構造をコンパクトにすることができ、取り付けやメンテナンスも容易といった点が特徴です。

滑り軸受の構造

軸は回転することで、軸と軸受の間にくさび状の隙間を作り出します。滑り軸受は、潤滑剤がその隙間に入り込むことで、流体潤滑と呼ばれる油膜圧力を発生させます。 すべり軸受はこの仕組みによって、軸の回転と荷重を支える構造を持っています。一般的に、滑り軸受の潤滑にはオイルが用いられますが、給油や密封装置の使用が要求されるため、グリースでの潤滑が選ばれるケースもあります。

軸受を選ぶ際は、一般的にはまず使いやすく保守が容易な転がり軸受を使うことが検討されます。その使用が難しい場合に、滑り軸受の使用が検討されるケースが多いとされています。滑り軸受は許容荷重が大きく、また運転中も静かであるという特徴があります。

滑り軸受の主な分類と特徴は以下の通りです。

  • 樹脂系ベアリング
  • 構造:単層(樹脂系)
  • 主な用途:自動車部品、建設機械、OA機器

  • 複層系ベアリング
  • 構造:複層(樹脂+青銅焼結+バックメタル合金+バックメタル等)
  • 主な用途:自転車、建設機械、OA機器

  • 金属系ベアリング
  • 構造:単層(金属系)
  • 主な用途:一般産業機械、油圧機器

  • 球面滑り軸受
  • 構造:無給油式/給油式
  • 主な用途:ロボット、搬送機器・工作機械などのリンク機構など

転がり軸受と滑り軸受の特性

転がり軸受と滑り軸受には、それぞれ異なった特性を持っています。ここでは、それぞれの特性を比較してみましょう。

荷重

一般的に、転がり軸受は滑り軸受に比べて、衝撃荷重は劣っているとされています。その点から、重荷重や衝撃荷重に対しては、滑り軸受が適していると言えるでしょう。

速度特性

低速での使用の場合、転がり軸受なら問題がないとされていますが、滑り軸受では、極低速の場合に限り使用が適していないとされています。

耐衝撃性・耐水性・音響

耐衝撃性は滑り軸受のほうが優れているとされています。耐水性においても、種類にはよりますが、滑り軸受のほうが優れていると言えるでしょう。また、音響の点についても、転がり軸受が大きくなってしまうのに対し、滑り軸受では比較的小さいといった特徴が挙げられます。

寿命

転がり軸受には、転がり疲れにより割れ、欠け、焼き付きなどが生じます。一方滑り軸受は、流動力学的に、その寿命が無限とされています。

保守

転がり軸受は、一般的にグリース潤滑が用いられるため保守が簡単です。また、油潤滑の場合でも、比較的メンテナンスは簡単と言えるでしょう。一方、主に油潤滑を用いる滑り軸受は、給油漏れなどを防ぐ必要があり、転がり軸受と比べると、保守が煩雑とされています。