ローラーベアリングとボールベアリング: 荷重、速度、寿命の選択ガイド

1. はじめに

現代のエンジニアリングと機械設計では、次のいずれかを選択します。 ローラーベアリング 対 ボールベアリング パフォーマンス、信頼性、メンテナンスに重大な影響を及ぼします。このガイドでは、荷重、速度、期待寿命という 3 つの重要な要素を分析して、適切なベアリングのタイプを選択する方法を説明します。これらの要素を統合することで、より多くの情報に基づいた意思決定を行い、アプリケーションのニーズや運用上の制約に合わせて意思決定を行うことができます。

2.耐荷重: ローラーベアリングとボールベアリングの耐荷重比較

2.1 荷重の種類とベアリングの応答方法

• ラジアル荷重: シャフト軸に対して垂直に作用します。
• アキシアル（スラスト）荷重: シャフト軸に沿った方向。
• 衝撃または衝撃荷重: 突然の変化または動的荷重。

2.2 ローラーベアリングとボールベアリング – 負荷容量の比較

• ころ軸受は、円筒形または樽形のころを使用し、軌道面と線接触を形成するため、負荷容量が大きくなります。
• ボールベアリングは球面要素 (ボール) を使用し、点接触を実現します。 → 負荷容量は低くなりますが、摩擦は低くなります。

2.2.1 線接触と点接触

ころ軸受は線接触によって荷重をより広い面積に分散するため、大きなラジアル荷重下でも変形に強く抵抗します。ボールベアリングは荷重が点接触に集中するため、荷重が軽い場合に適しています。

2.2.2 業界の比較

頑丈なコンベヤやギアボックスでは、ローラーベアリングが好まれることがよくあります。中程度の負荷がかかる高速モーターでは、ボールベアリングで十分な場合があります。

2.3 表: 負荷角度の比較

3. 速度に関する考慮事項: 高速の場合、ボールベアリングではなくローラーベアリングを選択する場合

3.1 ベアリングの選択において速度が重要な理由

速度 (RPM) は、摩擦、発熱、潤滑要求量、寿命に影響します。速度のために間違ったベアリングを選択すると、寿命が短くなったり、早期に故障したりする可能性があります。

3.2 ボールベアリングが高回転域で優れていることが多い理由

• 点接触による摩擦係数の低下→発熱が少ない。
• コンパクトな設計と低い慣性により、より高い回転速度が可能になります。

3.3 ころ軸受が中高速で使用できる場合

一部のころ軸受設計 (円筒ころ軸受など) は、十分に潤滑され、正確に製造されていれば、比較的高速で動作できます。

3.4 表：速度角の比較

4. 期待寿命とメンテナンス: 産業用途におけるボールベアリングとローラーベアリングの平均寿命 & ボールベアリングとローラーベアリングのメンテナンスと寿命

4.1 軸受寿命計算の基礎

業界では、定格荷重、適用荷重、速度を関連付けて寿命を見積もる L10 寿命計算がよく使用されます。

4.2 負荷速度の維持が寿命に与える影響

• ベアリングがオーバースペックでない限り、負荷が高くなる→寿命が短くなります。
• 高速→発熱、潤滑油の劣化。
• 潤滑不良や位置ずれ→寿命が大幅に低下します。

4.3 ボールベアリングとローラーベアリングの寿命性能の比較

ローラーベアリングは負荷をよりよく処理できるため、負荷が重い場合、速度が中程度の場合、寿命はボールベアリングを超える可能性があります。ただし、高速/軽負荷では、ボールベアリングの耐用年数が長くなる可能性があります。

4.4 表：寿命・メンテナンス比較

5. アプリケーションシナリオ: 重いラジアル荷重に対するローラーベアリングとボールベアリングの比較

5.1 重ラジアル荷重シナリオ

鉱業、建設、大型ギアボックスなどの業界では、負荷が重く、速度は中程度ですが、これが通常、ローラーベアリングが威力を発揮する分野です。

5.2 高速・軽負荷シナリオ

電気モーター、ドライブ、小型機械などのアプリケーションでは、高 RPM がかかることが多いですが、中程度または軽い負荷がかかるため、ボール ベアリングの方が適しています。

5.3 決定方法 - 負荷、速度、寿命基準の組み合わせ

• 主パラメータ = 重いラジアル荷重と中程度の速度の場合 → ころ軸受を優先します。
• 主パラメータ = 高速および中/軽負荷の場合 → ボールベアリングを優先します。
• アプリケーションが重荷重、高速、長寿命の両方を課す場合は、慎重な妥協が必要となり、場合によっては特殊なベアリングの設計またはカスタマイズが必要になります。

5.4 会社概要: 上海宜仁軸受伝熱会社の選択の利点

1999 年以来、 上海宜仁ベアリング＆トランスミッション会社 国産ブランドベアリングの輸出代理店を務めております。継続的な努力により、上海宜仁軸受有限公司と江蘇大華軸受製造有限公司を設立し、2016年までに設計、生産、販売、サービスをカバーする産業界統合企業を実現しました。約80人の従業員と12人の技術者を擁する同社は、品質を基礎、サービス第一、技術を基礎として重視し、最高品質のベアリング（ボールベアリング、ステンレススチールベアリング、スピンドルベアリング、モーターベアリング、カスタマイズされた非標準の高級ベアリングを含む）を提供し続けています。ローラータイプとボールタイプの間でベアリングを選択する場合、同社の包括的な設計とサービス能力により、幅広い産業用途の負荷、速度、寿命の要求を正確にマッチングさせることができます。

6. 結論

まとめると、比較すると ローラーベアリングとボールベアリング 重要なのは、耐荷重、動作速度、予想される寿命/メンテナンスの 3 つの柱を評価することです。重荷重または衝撃荷重が存在し、速度が中程度の場合には、ローラー ベアリングが優先されます。回転速度が高く、負荷が軽い場合には、ボール ベアリングが主流になります。徹底した仕様と正しい潤滑/取り付けに裏付けられた、バランスのとれたアプリケーション固有の選択が、最適なパフォーマンスと耐用年数につながります。 Shanghai Yeahin Bearing & Transmission Company のような経験豊富なベアリング サプライヤーを活用することで、適切なベアリング タイプの選択とサポートが保証されます。

7. よくある質問

• Q1: ボール ベアリングよりもローラー ベアリングが好まれる荷重タイプは何ですか?
  答え: ラジアル荷重、衝撃荷重が大きく、線接触が荷重の分散に役立つ場合には、ころ軸受が推奨されます。
• Q2: ボールベアリングは高いラジアル荷重に耐えられるのでしょうか?
  答え: はい、設計の制限内では可能ですが、定格を超えて重負荷の使用を強いられた場合、ローラー ベアリングよりも寿命が短くなる可能性があります。
• Q3: ローラーベアリングが常に高速用途に使用されないのはなぜですか?
  答え: ローラーベアリングはボールベアリングに比べて摩擦が高く、接触面積が大きい傾向があるため、最高速度が制限され、発熱が増加するためです。
• Q4: ローラーベアリングとボールベアリングではメンテナンスはどう異なりますか?
  答え: 重い負荷がかかったローラーベアリングは、特に衝撃や位置ずれが発生した場合には、より頻繁な検査/メンテナンスが必要になる場合があります。中程度の負荷/速度にあるボールベアリングは、適切に取り付けられ、潤滑されていれば、メンテナンスが簡単になる場合があります。
• Q5: ベアリングの種類の選択について、Shanghai Yeahin Bearing & Transmission Company などのベアリング サプライヤーにいつ相談すればよいですか?
  答え: アプリケーションに複雑な負荷/速度/寿命のトレードオフ、非標準条件 (カスタマイズされたハイエンドベアリング) が含まれる場合、または信頼できるサプライヤーからの完全な設計/製造/販売/サービスサポートが必要な場合は、早めに専門家に相談することで、最適なベアリングの選択と長い耐用年数を確保することができます。