一般的なベアリング材料の選択に関するガイド

ローヤリング材料の選択は,機械システムの信頼性と使用寿命に直接影響し,運用条件 (負荷,速度,環境) に準拠する必要があります.主流の軸承材料は3つのタイプに分類されます:金属,非金属,および多孔金属材料.下記には,それらの特性と応用シナリオの技術分析があります.

I. 金属 材料: 高強度 負荷 負荷 負荷 負荷 負荷 負荷 負荷 負荷

1軸承合金 (バビット合金/白金属)

• 構成と構造: 亜鉛または鉛をベースとする柔らかいマトリックス合金,抗モニウム亜鉛 (Sb-Sn) と銅亜鉛 (Cu-Sn) の硬い粒を含有する.
• 主要 な 利点:
  • 柔らかいマトリックスにより高柔らかさと適合性があり,硬い粒子は耐磨性を高めます.
  • 特殊な埋め込み可能性 (汚れ粒子が埋め込み,日記の擦り傷を防止する) と抗粘着性耐磨性
  • 熱伝導性が良好 (摩擦による熱蓄積を減少させ) 油吸収 (潤滑を改善する)
• 制限:
  ▪ 耐久 性 が 低い の で,ブロンズ,鋼,鋳鉄 の 軸承 の 殻 に 薄い 層 (0.5~5mm) を 鋳造 する 必要 が あり ます.
  ■ 高価で,重荷,中速で,厳格な潤滑要求を伴う用途に適しています (例えば,蒸気タービン,内燃機関主軸).

2銅合金

• 典型的なタイプ:
  ▶青銅: 優れた抗摩擦特性,中速重荷用 (例えば船舶のプロペラシャフトベアリング) で使用されますが,ベアリング合金に劣った適合性があります.
  ▶鉛 青銅: 発作防止能力が高く,高速重荷 (例えば航空機エンジンベアリング) に適しています.
  ▶アルミ ブロンズ: 高強度と硬さ,弱い抗発作性,低速重荷物 (例えば鉱山機械のベアリング) に使用されます.
• 共通 の 利点: 軸承合金よりも硬さと負荷能力が高く,コスト効率が向上します.

3. アルミニウムベースの合金

• テクニカル特徴:
  • 低密度 (銅合金の約1/3),強い耐腐蝕性,高耐疲労性
  • 単金属部品または二金属構造物 (アルミニウム基層内膜+鋼筋裏付け) として製造可能で,いくつかの軸承合金と青銅を代替する.
• 申請: 自動車エンジンのベアリング,中重荷で高速運転のベアリング

4鋳鉄 (灰色鋳鉄/耐磨鋳鉄)

• 強化メカニズム: グラフィットフラックス (ラメラーまたはノジュール) は固体潤滑層を形成し,境界潤滑を改善するために潤滑剤を吸収します.
• 制限:
  ▪ 柔軟性 が 低い 脆さ で,軽量 な 荷重 の 低 速度 の 適用 に しか 適さ ない (例えば,農業 機械,手作業 工具 の 軸承)
  ▪ 滑油 を 必要 と し て いる の で,衝突 負荷 の 環境 に 適さ ない.

II. 非金属材料:特殊環境のためのソリューション

1ポリマー材料 (プラスチック)

• 一般的な種類:
  ▶フェノル樹脂:高温耐性 (150°C),高強度,ギアボックスベアリングに使用される.
  ▶ ナイロン (PA): 滑滑性,衝撃吸収性が良好で,塵の多い環境に適しています.
  ▶ ポリテトラフッロエチレン (PTFE): 摩擦系数 が 極めて 低く (0.04),腐食 に 耐久 し,潤滑 剤 を 必要 に し て も 操作 でき ます.
• 適用の制限:
  ■熱伝導性が悪い (鋼材の1/200),動作速度 (≤0.5m/s) と圧力 (≤3MPa) の制御が必要です.
  ■ 高線形 膨張 系数 (10 倍 の 鉄鋼 の 幅) に よれ ば,金属 軸承 の 2 倍 3 倍 の 適性 隙間 が 必要 です.
  ▪ 耐久 性 が 低く,滑りやすいので,精密 な 隙間 軸承 に 適さ ない.

2炭素・グラフィット材料

• 性能上の利点:
  • セルフ潤滑は,吸収された水蒸気と浸潤潤滑液 (例えば金属,PTFE,モリブデン二硫化物) に依存する.
  • 高温耐性 (600°C以上),腐食耐性,真空や腐食性のある環境 (例えば化学ポンプベアリング) に適しています.
• 物質 的 な 財産: 高度なグラフィット含有は硬度が低く,摩擦係数が小さい (0.08以下).

3ゴムと木材

• ゴム: 高弾性,不浄物吸着,水で潤滑された環境または汚染された環境で使用される (例えば,排水処理設備のベアリング);
• 木材: 油浸透用の孔状構造で,粉塵のある環境 (例えば,繊維機械,農業機械のベアリング) に適しており,耐磨性の向上のために表面処理を必要とする.

III. 透孔性金属材料:自己潤滑シナリオに最適

1物質的原則

• 製造プロセス: 金属粉末 (主に鉄/銅) は圧縮され,油浸したベアリングを形成するために使用する前に油で飽和し,ポーラスな構造 (10%~35%) にシンターされます.
• 潤滑メカニズム:
  ▶ 動作中: ジャーナル を 回転 し,温度 が 上がる と,毛穴 から 摩擦 表面 に 油 が 放出 さ れ ます.
  ▶ シャットダウン する 時: 毛細管 の 作用 に よっ て,油 が ローヤリング に 戻り,定期 的 に 自己 潤滑 する こと が でき ます.

2典型的な材料と用途

• 孔状の鉄: 中程度の負荷で低速度で使用されるより高い強度,例えばミールラインナー,内燃エンジンカムシャフトベアリング
• 孔状の青銅: 耐磨性良好で,電動扇風機,繊維機械,自動車発電機ベアリングに適しています (負荷 ≤10MPa,速度 ≤2m/s).
• 使用推奨事項: 最適な性能のために定期的なオイル補給,衝撃負荷や高速 (>3m/s) に適さない.

選考決定参照

結論

1. 重荷と高速: 強制潤滑システムを持つ軸承合金や鉛ブロンズを優先する.
2. 腐食性のある環境/油のない環境: PTFEプラスチックや炭素グラフィット材料を使用し,環境適応性のために一定の負荷能力を交換します.
3. 低コストの自己潤滑: 透孔金属材料は,低速の軽量負荷のシナリオに理想的です.
   負荷,速度,温度,環境環境などのパラメータを包括的に評価し,材料の物理機械特性とコストを組み合わせることで軸承の使用寿命と設備の運用信頼性が著しく向上できる.