フランジ形軸受の機能・種類・選定ガイド

フランジ付きベアリングの役割

A フランジ付きベアリング 回転シャフトをサポートし、軸方向の固定位置にロックします 、外輪に組み込まれたリップまたはカラー (フランジ) を使用し、フレーム、壁、またはハウジングに直接ボルトで固定します。別個のベアリングと取り付けブラケットを必要とする代わりに、フランジ自体が取り付けインターフェースとなり、組み立てが簡素化され、スラスト荷重下でベアリングが横に滑るのを防ぎます。

実際には、フランジ付きベアリングは 3 つの役割を同時に果たします。低摩擦でシャフトを回転させ、シャフトを押すラジアル荷重を支え、ベアリングを所定の位置から押し出す軸方向 (横方向) の力に抵抗します。この組み合わせが、ベアリングを単にシャフトに押し付けるのではなく、垂直に取り付ける必要があるコンベア、ギアボックス、ポンプ、モーターでフランジ付き設計が頻繁に使用される理由です。

フランジがベアリングの性能を変える仕組み

フランジはそれ自体が別個のベアリングタイプではありません。ボールベアリング、ローラーベアリング、プレーンブッシュなどの既存のベアリングに追加するオプションです。フランジを追加すると、ベアリングの動作が 3 つの具体的な方法で変化します。

軸方向のロック

シャフトの長さに沿って力がかかると、フランジが肩の役割を果たし、ベアリングの移動を防ぎます。これは、コンベアドライブなど、頻繁に起動と停止を繰り返す機器では重要です。この機器では、繰り返しの推力によって、フランジのないベアリングが徐々に所定の位置から外れてしまいます。

耐振動性

フランジはハウジングに直接ボルトで固定されているため、単純な締まり嵌めや接着嵌めよりも振動による緩みに強くなります。これが、絶え間ない振動と熱サイクルに直面する自動車部品が、プレーンな圧入設計ではなくフランジ付きベアリングを指定することが多い理由の 1 つです。

簡単な取り付け

フランジ付きベアリングは、別のボアやハウジングポケットを加工することなく、平らな面に真っすぐにボルトで固定できます。これにより、組み立て手順と部品数が削減され、大量生産ラインや現場での修理においても同様に重要となります。

内部設計別の主なフランジ付き軸受の種類

フランジはいくつかの異なる内部ベアリング構造に追加でき、内部設計の選択によって耐荷重、定格速度、コストが決まります。 最も一般的なのは 4 つの内部タイプです。

自動調心ころ軸受は、バレル形状のローラがわずかなシャフトのずれを許容するため、フランジ取り付けユニットで特に一般的です。これは、コンベアの長距離運転や不完全な平坦なフレームにボルトで固定された機器で頻繁に問題となる問題です。

取付ボルトパターン別フランジ形軸受の種類

内部転動体とは別に、フランジ付きベアリングは、フランジにある取り付け穴の数によっても分類されます。これによって、取り付け自体がどれだけのアキシアル荷重とラジアル荷重に耐えられるかが決まるからです。

• 2ボルトフランジ: 反対側に 2 つの穴があり、ダイヤモンド型または翼型のハウジング。軽荷重から中荷重、低速回転のコンベヤシステムに適しています。
• 3ボルトフランジ: ハウジング自体の回転抵抗を高める三角ボルトパターンで、中荷重回転機器に使用されます。
• 4ボルトフランジ: 最も安定したマウントを提供する四角形または円形のパターンで、ポンプやファン アセンブリなどのより重い負荷や高振動の機器に使用されます。

一般に、取り付けボルトの数が多いほど、ハウジングのねじり力に対する耐性が向上することを意味するため、より重いまたは高速の機器では、内部ベアリング自体がより軽い取り付けに耐える場合でも、4 ボルト フランジを指定する傾向があります。

業界全体にわたる共通のアプリケーション

フランジ付きベアリングは、インラインに取り付けるのではなく、壁、フレーム、またはプレートからシャフトを支持する必要がある場所に使用されます。 典型的な例は次のとおりです。

1. マテリアルハンドリングおよび手荷物ハンドリングにおけるコンベヤベルトシステム。ベアリングボルトがフレームレールに直接取り付けられています。
2. 耕運機や収穫機などの農業機械では、振動や粉塵が多く、確実にロックされたベアリングが必要となります。
3. 車軸やステアリング アセンブリなどの自動車部品。熱サイクルや一定の振動により接着剤または圧入のみでの取り付けが不可能な場合
4. HVAC ベルト ドライブおよびファン アセンブリ。ベアリングはベルトの張力による軸方向の推力に抵抗する必要があります。
5. 食品加工および包装機器。密閉されたフランジ付きユニットがレースウェイからの汚染物質の侵入を防ぎます。

よく引用される例は、F209 フランジ付きユニットです。これは、深溝玉軸受と鋳鉄製ハウジングを組み合わせ、鉱山、農業、建設環境におけるラジアル荷重とアキシアル荷重の組み合わせに対して定格されており、フランジと内部軸受が 1 つのコンパクトなアセンブリでどのように連携するかを示しています。

適切なフランジ付きベアリングの選び方

フランジ付きベアリングの選択は、負荷の方向、速度、環境、取り付けスペースの 4 つの要素を用途に適合させることになります。これらを順番に行うことで、最も一般的な選択ミスを回避できます。

負荷タイプを一致させる

ベルトで張られたシャフトなど、ラジアル荷重に加えて大きなアキシャル スラストがかかる用途の場合は、プレーン ブッシュではなく球面または円すいころの設計を選択してください。 プレーンフランジ付きブッシュは、軽いアキシアル荷重のみに最適です .

速度と温度範囲を確認してください

すべてのフランジ付きベアリングには最大安全動作速度があり、これは潤滑と負荷によって異なります。ベアリングを定格速度を超えて運転すると、統計的に予想される L10 定格寿命に達するよりもかなり前に耐用年数が短くなります。

ハウジングの材質を考慮する

鋳鉄製のフランジ付きハウジングは摩耗や重荷重に優れているため、建設機械や鉱山機械によく選ばれています。一方、金属ポリマー製ハウジングは、電子機器や家庭用電化製品などのクリーンな環境での軽荷重から中荷重に適しています。

ボルトパターンがフレームに適合していることを確認する

注文する前に、2 ボルト、3 ボルト、または 4 ボルトの穴の間隔が既存のフレームまたはハウジングと一致していることを確認してください。既存の構造に異なるボルト パターンを後付けすることは、最初から正しいフランジを指定するよりも多くの場合コストがかかるためです。