シュタイアー、オーストリア、2017年5月。転がり軸受の信頼性の高い動作を確保するには、正しい潤滑が不可欠であり、実際には見落とされがちな要素です。潤滑剤の主な目的は、ベアリングのコンポーネントの金属表面を薄い潤滑膜で分離して摩耗を防ぐことです。同時に、潤滑フィルムは摩擦を減らし、それにより電力損失を減らし、システム全体のエネルギー消費を減らします。
潤滑は、ベアリングシステム全体の重要な要素であり、慎重に検討する必要があります。ベアリングの早期故障の約40％は、潤滑の問題が原因です。これにはさまざまな理由があり、ベアリングの取り付け中に発生したミスや、時間どおりに再給油できないなどの誤ったメンテナンスから始まります。使用されるベアリングのタイプは一般に潤滑要件に影響を与えるため、ベアリングの配置と潤滑システムにあまり注意を払わなくても、アプリケーションの設計段階までさかのぼることができる問題があります。適切な潤滑剤を選択するためのさらなる基準は、ベアリング負荷、動作温度、ベアリングの周囲温度、ベアリング速度範囲、およびベアリングの考えられる汚染です。技術的要因に加えて、潤滑剤と完全な潤滑システムの両方のコストを考慮する必要があります。
3つのアプリケーション例を使用して、ベアリングの機能に対する潤滑の影響を以下に示します。
PTOトランスミッションの円筒ころ軸受
パワーテイクオフ（PTO）ギアボックスのベアリングの理論的考察の一環として、潤滑をより綿密に調査しました。所与の動作条件下では、潤滑剤の粘度が低すぎて、十分に効果的な潤滑剤膜を形成できないことがわかった。摩耗の増加と耐用年数の減少は、当然の結果でした。したがって、NKEは、より粘度の高い、つまりより粘度の高い潤滑油の使用を推奨しました。
安全性を確保するために、2つの同一のギアボックスに比較対象の潤滑油を充填し、500時間運転するという実用的なテストが行われました。その後の調査では、薄いオイルを使用したベアリングの機能面に変色と摩耗の初期兆候がはっきりと見えました（図2）。より濃いオイルで操作されたベアリングには摩耗の兆候は見られませんでした（図3）。
より厚いオイルがより高い電力消費をもたらすという顧客の恐れは根拠のないものであることが判明しました。逆に、より粘性の高いオイルを使用したギアボックスは、損失が低く、動作温度も低下しました。これは、動作中の金属表面のより良い分離に起因する可能性があり、わずかに高い流体摩擦を補償する以上のものです。
火力発電所用の冷却水ポンプの球面ローラースラスト軸受
大型の冷却水ポンプのテスト運転中に–コンクリート渦巻ポンプ、つまり鋳造コンクリートハウジングに垂直シャフトを備えた遠心ポンプ（図4）–駆動端のアキシャルベアリングが許容動作温度を繰り返し超えた結果、自動シャットダウン。詳細な検査の結果、この用途に不適切な潤滑剤の使用が原因であることが判明しました。問題のオイルは純粋な油圧オイルであり、組成、つまり添加剤、または粘度のいずれの点でも、ベアリングの要件をまったく満たしていませんでした。
測定された高い動作温度は、金属接触の直接の結果であり、特に転動体の側面とシャフト配置ワッシャーのガイドリップの間で摩擦が発生しました（図1の球面ローラースラストベアリングを参照）。これにより、ベアリングの機能領域にわずかな時間で不可逆的な損傷が生じ、信頼性の高い長期間の動作が実質的に妨げられました。ベアリングは現場でかなりの費用をかけて交換する必要がありました。
アプリケーションパラメータと球面ローラースラストベアリングでの使用のために選択された適切な粘性オイルに変更することにより、接触面の確実な分離と低い動作温度が達成されました。プラントは現在、2009年以来故障のない運転をしています。
例3：スクリューポンプの深溝玉軸受
この例のスクリューポンプは、重油と軽油の両方の燃料を船舶用ディーゼルエンジンに送ります。オイルをより容易にポンプで汲み上げて燃焼室に注入できるようにするために、最初に加熱されます。その結果、スクリューベアリングも燃料油の高温にさらされます。
お客様が必要とするシンプルなベアリングのコンセプト、つまり統合シールを備えた深溝玉軸受を実現するために、セットアップの理論的分析が行われました。顧客が最初に見積もったtemperature150°Cの軸受温度では、満足できる解決策は疑問の余地がありませんでした。この動作温度に基づいて計算された潤滑剤の耐用年数と関連する軸受の寿命は、必要な値を明らかに下回っていました。
クライアントとさらに協議した後、実際の動作条件を決定するために、テストセットアップで温度測定が行われました。その結果、最大ベアリング温度は「わずか」130℃でした。有名な潤滑油メーカーと協力して、この温度範囲に適した潤滑グリースを選択し、ベアリング内のグリースの量を最大化することで、指定された耐用年数を達成できました。
結論
上記の例からわかるように、ベアリングの動作の信頼性と耐久性は、潤滑を正しく評価して調整することで大幅に改善できます。これは、初期コストの削減にも役立ち、ベアリングの早期故障に関連するコストを回避します。原則として、潤滑の問題に対処するのが早ければ早いほど、潜在的問題をより簡単かつコスト効率よく処理または回避できます。