関東学院大学 理工学部 講師

堀田 智哉

2017/3     博士(工学) 東京理科大学
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2017/3     博士(工学) 東京理科大学
2017/4‐2020/3  関東学院大学理工学部助教
2020/4     関東学院大学理工学部講師
[専門分野] 転がり軸受工学、機械要素・機械設計、トライボロジー、材料工学

最終回となる第5回目は、転がり軸受の試運転について解説します。

試運転

 取付けが完了したら試運転をおこないます。試運転では、音・振動および温度の上昇に注意をします。
手で回せる小形の機械であれば、まず手で回してみて、引っかかりや過大トルク、回転トルクのむらがないことを確認します。この時、引っかかりがあれば、軸受の不良(キズなど)、過大トルクやトルクむらであれば、ミスアライメントや取付け不良、密封装置の摩擦などの疑いがあります。これらの異常がなければ、動力運転による検査をおこないます。手で回せない大形の機械であれば、無負荷で始動し、すぐに動力を切って惰性運転で検査します。異常な振動や音がなければ、動力運転による検査をおこないます。
 動力運転では、まず、無負荷・低速で始動し、徐々に負荷と回転数を上げていくようにします。動力運転検査は、主に音・振動・温度上昇によって判断します。また、専用の振動測定機器(FFTアナライザなど)を用いて、振動の大きさや周波数分布を数値化することができますので、より詳細に異常の原因を推定することが可能です。測定機器を使用する際には、軸受の使用条件やピックアップ(センサ)の取り付け位置などによって、測定結果が変わりますので、機械ごとにあらかじめ測定箇所や判定基準を決めておかなければなりません。
 異常(回転音とは異なる不規則音・規則音の発生や急激な温度上昇など)があれば、速やかに機械を停止させ、点検をおこなってください。表1に各異常とその原因について記します。場合によっては、軸受の分解点検までおこないます。また、運転初期においては潤滑剤の漏れにも注視します。いずれの点検でも、正常の状態と比較して異常かどうかを判断しますので、正常の状態を良く知っておく必要があります。日ごろから音・振動や温度に注意していれば、小さな異常にも気づくことができるでしょう。

表1 軸受の異常と主な原因
異常 主な原因
騒音 高い金属音 ・過大荷重、過小すきま
・取付不良
・潤滑剤の不足
・潤滑剤の不適合
・回転部品の接触
規則音 ・軌道面のキズ、圧痕、フレーキング
・ブリネリング
不規則音 ・異物の侵入
・転動体のキズ、圧痕、フレーキング
・すきま過大
大きな振動
(軸の振れ回り)
・ブリネリング
・フレーキング
・取付不良
・異物の侵入
異常な温度上昇 ・過大荷重、過小すきま
・潤滑剤の不足あるいは過多
・潤滑剤の不適合
・はめあい面のクリープ
・密封装置の摩擦過大
・取付不良

軸受の温度

 軸受の温度の測定は、ハウジングの表面で構いませんが、油穴などを利用して、直接軸受の外輪でおこなうことができれば望ましいです。また、油温によっても推測することができます。軸受の温度は始動直後から時間とともに上昇し、飽和状態となります(図1)。温度の上昇は、軸受のトルクに依存していますので、軸受の不良や取付け不良であれば、軸受温度にもそれが現れます。なお、グリース潤滑の場合は、トルクが安定しにくいですので、飽和状態であっても温度が不安定になることがあります(図2)。
 軸受の飽和温度は機械の大きさや状態によっても変わりますが、10℃から40℃の温度上昇で飽和状態となることが多いです。温度が一向に飽和状態にならない場合は、軸受およびその周辺の点検が必要になります。

図1 軸受温度変化の例(7306、 300 rpm、 Fa = 4.5 kN)
図2 軸受回転トルクの例(TRA0607、 500 rpm、 Fa = 8.0 kN)

おわりに

 今回は全5回にわたり、転がり軸受の取扱いについて解説をおこないました。いずれも軸受を使用するにあたって重要な事項となります。本コラムで転がり軸受に少しでも興味を持っていただき、お役に立つ点があれば幸いです。