回転ユニットの発熱による破損について

Question

回転軸ユニットを他メーカーに製作をお願いし、検収を行います。その際、発熱温度をハウジング外部より測定し、何度以下だとOKにしたら良いか教えて下さい。

Answer

回転軸ユニットの検収において，発熱温度をハウジング外部より測定するということなので，軸受の発熱を気にされているのでしょう。

軸受部分のハウジング外表面温度≦（ハウジングの周囲温度＋４０℃），
　　かつ，８０℃以下

国内・海外の経験的な基準です。これを満足すれば，軸受の発熱による問題はありません。

Answer

どういう回転軸ユニットなのか、仕様や用途がはっきりしませんので、転がり軸受を支持機構とした内輪回転の場合の一般論です。
　
　まず、回転機構の温度上昇に対しては、温度上昇の絶対量と、内輪・外輪間の温度差がどこまで許容できるかの２点が大きなポイントです。

１．温度上昇の絶対量は、例えば次の３点が設計上の制約事項になります。
　（１）ハウジングなど周辺機構の熱膨張による回転精度の変化
　（２）オイルシールなど、許容温度が金属に比較して低い材質の材料特性
　（３）潤滑剤の温度特性・寿命

２．次に、内輪・外輪間の温度差ですが、この許容量は、軸受に対する予圧や内部すきまの選定によって左右されます。例えば、
　（１）軸受近傍の接触シールなど、内輪側に発熱源を持つ場合、内輪側の温度が外輪側に比べて高くなり、内輪側がより大きく熱膨張して内部すきまが負の方向に増大する。この場合は軸受の転動体と内外輪の接触圧力や発熱が大幅に増大し、油膜切れから焼き付きに至る場合がある。
　（２）内輪側に大きな発熱源がなく、減速機など周辺の熱がハウジングに伝達されて外輪側の温度が上昇する場合は、外輪側の熱膨張が大きくなり、予圧による接触角が小さくなる。最悪予圧抜けのような事態になれば、転動体の滑りが発生して焼き付きに至る場合がある。
　（３）内外輪に大きな発熱源がなくても、ハウジング周辺の熱容量や放熱面積が極端に小さければ、軸受の内部発熱によって２．（２）または２．（１）と同様な結果に至る場合がある。

運転後のユニット各部の温度上昇は、モノの大きさや回転速度にもよるため一概には言えませんが、ハウジング近傍の温度上昇が検収条件になるような回転機構であれば、当然軸受仕様や回転精度に対する温度上昇特性について十分な設計が行われているはずですので、その内容を確認して下さい。温度上昇の許容量は、それがないとアドバイスは不可能です。
　また、内外輪の温度差も、上に述べたように重要です。温度上昇の絶対量だけにとらわれず、この点も十分注意が必要です。

回転ユニットの発熱による破損について