ハイブリッド玉軸受の振動に関する研究

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現在,工作機械の高速回転主軸用軸受には内・外輪が軸受鋼製で玉が窒化ケイ素製のハイブリッド玉軸受が広く用いられている.このハイブリッド玉軸受の性能については,すでに様々な研究が行われ,従来の軸受鋼製玉軸受よりも優れた特性を持つことが判明している.しかし,振動については現在まで全く解明されていない.そこで,ハイブリッド玉軸受と軸受鋼製玉軸受単体について振動の実験を行い,両軸受の振動特性を対比することにより,ハイブリッド玉軸受の振動の基本的な特性を解明した.本研究で得られた結論は以下の通りである.(1)ハイブリッド玉軸受の振動速度のオーバーオール値は,軸受鋼製玉軸受のオーバーオール値よりも大きく,回転速度の影響を受けるがアキシアル荷重の影響はほとんど受けない.(2)ハイブリッド玉軸受の20KHz帯域に発生する半径方向および軸方向振動のピークは,軸受鋼製玉軸受のピークよりも高周波数側に現れる.また,ハイブリッドセラミック玉軸受のピークの振動速度レベルは,高周波数によるほど軸受鋼製玉軸受のピークよりも高くなる.(3)ハイブリッド玉軸受の20KHz帯域に発生するおもなピークは,ア-バの半径方向固有振動,外輪の面内固有振動および外輪の面外固有振動により発生する.なお,軸受鋼製玉軸受のピークもこれらの固有振動によるものである.(4)ハイブリッド玉軸受のピークが軸受鋼製玉軸受のピークよりも高周波数側に生ずる原因は,窒化ケイ素球と軌道面間の接触によるばねのばね定数が鋼球と軌道面間のばね定数よりも大きいためである.(5)ハイブリッド玉軸受のピークの振動速度レベルが高周波数になるほど軸受鋼製玉軸受のピークのレベルよりも高くなる原因は,窒化ケイ素球のうねりの振幅が,うねりの山数が大きい範囲で,鋼球のうねりの振幅よりも大きくなるためと推定される.