WO2014175210A1 - 転がり軸受の保持器 - Google Patents

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Definitions

  • This invention relates to a cage for an angular ball bearing for a screw compressor using compressor oil, refrigerator oil, ammonia refrigerant or the like.
  • the rolling bearing retainer 3 functions to separate the rolling elements 4 at equal intervals so as not to contact each other, and to prevent the rolling elements 4 from falling off the race rings (inner ring 1, outer ring 2). It has a function of holding and a function of guiding and driving the rotation of the rolling element 4.
  • the cage 3 of the rolling bearing has a pocket clearance “a” between the rolling element 4 and a guide clearance “b” between the bearing ring and the bearing 3 in a three-dimensional range within the allowable range of these clearances. Designed to move freely.
  • the rolling bearing guide shown in FIG. 7 the outer ring guide shown in FIG. 8, and the guide shown in FIG.
  • the cage 3 receives rotation driving and guidance only by the rolling elements 4. I am doing so. This is called a rolling element guide holder (FIG. 7).
  • the outer diameter surface of the cage 3 is brought into contact with the shoulder portion of the outer ring 2 or the inner diameter surface of the cage 3 and the shoulder portion of the inner ring 1 are positively brought into contact with each other. It is carried out.
  • the former is the outer ring guide (FIG. 8) and the latter is the inner ring guide (FIG. 9).
  • the cage 3 In the case of an ordinary bearing that is rotating at the inner ring and stationary at the outer ring, in the rolling element guide cage 3, as shown in FIG. 7, the cage 3 is on the side of the pocket surface in the rotational direction and is in the load zone of the bearing. It comes into sliding contact with the moving body 4 and receives a driving force from the rolling body 4 to rotate.
  • the driving force F for rotation is received on the side of the cage pocket in the rotational direction, and the cage is rotated.
  • the cage 3 receives a braking action against rotation by a sliding frictional force generated on the outer ring guide surface.
  • the peripheral speed of the inner ring guide surface on the contact surface between the inner ring guide surface and the retainer 3 is that of the cage guide surface determined by the revolution speed.
  • the cage receives the driving force F for the rotation by the sliding frictional force on the inner ring guide surface. Therefore, the rolling element 4 in the load zone regulates the rotation speed of the cage 3 while making contact on the side opposite to the rotation direction of the cage pocket.
  • the cage 3 of an angular ball bearing for a screw compressor using an ammonia refrigerant is normally in contact with either the rolling element 4 (ball) or the raceway and rotating while being guided.
  • the lubricating oil is an ammonia refrigerant
  • the cage 3 is made of ductile (spheroidal graphite cast iron).
  • the material of the general cage 3 is a high-strength brass casting of a copper-based material (CAC301) and a carbon steel for mechanical structure of an iron-based material (S30C). Compared to such a general material Ductile (spheroidal graphite cast iron) has the property of being easily worn.
  • the ratio of the pocket clearance a to the guide clearance b is 100% or more, that is, the relationship of pocket clearance a> guide clearance b is set.
  • the cage 3 and the inner ring 1 are in contact with each other, the cage 3 and the rolling element 4 are not in contact with each other, and a pocket clearance a is provided.
  • the present invention prevents the guide surface from being worn even when an easily wearable material such as ductile (spherical graphite cast iron) is used as the material of the cage 3 like an angular ball bearing for a screw compressor. It is an object of the present invention to provide a retainer 3 that can be used.
  • the present invention provides the ratio of the pocket clearance a to the guide clearance b of the inner ring 1 in the retainer 3 of the inner ring guide type rolling bearing that is guided in contact with the inner ring 1 during operation. , 75% to 100% or less of the region is set.
  • the area where the ratio of the pocket clearance a to the guide clearance b of the inner ring 1 is 100% or more is an area where the pocket and the rolling element 3 do not contact.
  • the ratio of the pocket clearance a to the guide clearance b of the inner ring 1 is 50% or less, as shown in FIG. 3, the cage 3 floats in the air, and the cage 3 serves as a rolling element guide.
  • the region where the cage 3 is guided by the inner ring 1 and the pocket and the rolling element 4 are in contact with each other is a region where the ratio of the pocket clearance to the guide clearance of the inner ring is 50% to 100% or less.
  • the force applied only to the cage 3 is distributed to the contact surfaces between the pockets and the rolling elements 4, thereby reducing the surface pressure of the cage 3 and the inner ring surface to reduce the guide surface of the cage 3. Can prevent wear.
  • a material that easily wears such as ductile (spheroid graphite cast iron), can be used as the material of the cage 3.
  • operation of the rolling bearing which concerns on this invention. It is a vertical side view of the rolling bearing of FIG. It is a front view which shows the relationship of the pocket clearance with respect to the guide clearance of the inner ring
  • FIG. 1 is a front view showing an angular ball bearing for a screw compressor.
  • reference numeral 1 is an inner ring
  • reference numeral 2 is an outer ring
  • reference numeral 3 is a cage
  • reference numeral 4 is a ball (rolling element)
  • reference numeral 5 is a shaft
  • reference numeral C is a PCD of the rolling element 4
  • reference numeral O is a bearing (axis). Indicates the center of rotation.
  • only the cage 3 is shown in cross section. The cage 3 is guided by the outer peripheral surface of the inner ring 2, and the ratio of the pocket clearance to the guide clearance of the inner ring 1 is set to an area of 75% to 100% or less.
  • the cage 3 and the rolling element 1 come into contact with the inner ring 1 at the same time during operation.
  • the surface pressure between the cage 3 and the inner ring surface is distributed by dispersing the force applied only to the cage 3 to the contact point A between the pocket of the cage 3 and the rolling element 4.
  • ductile spheroidal graphite cast iron

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Abstract

　スクリューコンプレッサー用アンギュラ玉軸受のように、保持器３の材質に、ダクタイル（球状黒鉛鋳鉄）のような摩耗しやすい材料を使用しても、案内面の摩耗を防止することができる保持器３を提供することを課題とする。運転中に内輪１に接触して案内される内輪案内型の転がり軸受の保持器３において、内輪１の案内すきまｂに対するポケットすきまａの割合を、７５％～１００％以下の領域に設定することにより、ダクタイルのような磨耗しやすい材料を使用することができるようにした。

Description

転がり軸受の保持器
　この発明は、圧縮機油、冷凍機油、アンモニア冷媒等を使用するスクリューコンプレッサー用アンギュラ玉軸受の保持器に関するものである。
　転がり軸受の保持器３は、図５に示すように、転動体４が互いに接触しないように等間隔に分離する働きと、転動体４が軌道輪（内輪１，外輪２）から脱落しないように保持する働きと、転動体４の回転を案内し、駆動する働きとを有している。
　転がり軸受の保持器３には、転動体４との間にポケットすきまａ、軌道輪との間に案内すきまｂを有し、軸受の中で、これらのすきまが許容する範囲内で３次元的に自由に動けるように設計されている。
　ところで、転がり軸受の保持器３には、軌道輪１，２の肩の部分との間の案内すきまの与え方によって、図７に示す転動体案内、図８に示す外輪案内、図９に示す内輪案内の３つの方式がある。
　小型軸受では、保持器３の内径側と外径側のどちらにも内輪１、外輪２が接触しないように設計してあるので、保持器３は転動体４によってのみ回転の駆動と案内を受けるようにしている。これを転動体案内保持器と呼んでいる（図７）。
　大型軸受では、保持器３の外径面を外輪２の肩部に接触させるか、保持器３の内径面と内輪１の肩部との間を積極的に接触させて、保持器３の回転を行っている。前者が外輪案内（図８）、後者が内輪案内（図９）の保持器３である。
　内輪回転で外輪静止の普通の軸受の場合、転動体案内の保持器３では、図７に示すように、保持器３はポケット面の回転方向の側で、軸受の負荷帯の中にある転動体４と滑り接触し、その転動体４から駆動力を受けて回転する。
　外輪案内の保持器でも、図８に示すように、同様に負荷帯の中にある転動体４から、回転のための駆動力Ｆを保持器ポケットの回転方向の側で受けて回転するが、保持器３は外輪案内面で発生する滑り摩擦力によって、回転に対するブレーキの作用を受ける。
　これに対して、内輪案内の保持器３では、図９に示すように、内輪案内面と保持器３との接触面において、内輪案内面の周速は、公転速度で決まる保持器案内面の周速よりも常に大きくなる。したがって、保持器は内輪案内面において、その滑り摩擦力によって回転に対する駆動力Ｆを受ける。そのため、負荷帯の中の転動体４は、保持器ポケットの回転方向と反対側で接触しながら、保持器３の回転速度を規制することになる。
　従来、案内すきまｂを十分に確保しながら、回転中の軸受内で保持器３が径方向に移動したときに、軸受内で転動体が等間隔配置するようにできる保持器３を備えた転がり軸受が特許文献１に開示されている。
特開２０００－３４６０７９号公報
　ところで、アンモニア冷媒を使用するスクリューコンプレッサー用アンギュラ玉軸受の保持器３は、通常、転動体４（ボール）又は軌道輪のいずれかに接触し、案内されながら回転している。
　スクリューコンプレッサー用アンギュラ玉軸受は、潤滑油がアンモニア冷媒であり、保持器３の材質にダクタイル（球状黒鉛鋳鉄）を使用している。
　一般的な保持器３の材質は、銅系材料の高力黄銅鋳物１種（ＣＡＣ３０１）、鉄系材料の機械構造用炭素鋼（Ｓ３０Ｃ）であり、このような一般的な材料と比較して、ダクタイル（球状黒鉛鋳鉄）は、摩耗しやすい特性がある。
　したがって、保持器３の材質にダクタイル（球状黒鉛鋳鉄）を使用し、保持器３が内輪１によって案内される場合、潤滑油が案内面に供給される機構であっても、回転時の遠心力により潤滑油が外輪側に飛ばされるため、保持器３の案内面に潤滑油が供給されにくい場合が生じ、保持器３が摩耗する可能性がある。
　特に、従来、スクリューコンプレッサー用アンギュラ玉軸受の保持器３の場合、案内すきまｂに対するポケットすきまａの割合が１００％以上の領域、即ち、ポケットすきまａ＞案内すきまｂの関係に設定し、図３に示すように、保持器３と内輪１が接触しても、保持器３と転動体４とは接触せず、ポケットすきまａが設けられている。
　したがって、従来のスクリューコンプレッサー用アンギュラ玉軸受では、保持器３の自重や回転時の遠心力が全て内輪１との案内面に掛かるため、案内部（接触部）の面圧が高くなり、潤滑油の供給されにくい場合には、保持器３が摩耗する可能性がある。
　そこで、この発明は、スクリューコンプレッサー用アンギュラ玉軸受のように、保持器３の材質に、ダクタイル（球状黒鉛鋳鉄）のような摩耗しやすい材料を使用しても、案内面の摩耗を防止することができる保持器３を提供することを課題とするものである。
　前記の課題を解決するために、この発明は、運転中に内輪１に接触して案内される内輪案内型の転がり軸受の保持器３において、内輪１の案内すきまｂに対するポケットすきまａの割合を、７５％～１００％以下の領域に設定したことを特徴とする。
　即ち、図１０に示すように、内輪１の案内すきまｂに対するポケットすきまａの割合が１００％以上の領域とは、ポケットと転動体３とが接触しない領域である。また、内輪１の案内すきまｂに対するポケットすきまａの割合が５０％以下の場合、図３に示すように、保持器３が宙に浮いた状態となり、保持器３は転動体案内になる。
　保持器３が内輪１に案内され、しかもポケットと転動体４とが接触する領域は、内輪の案内すきまに対するポケットすきまの割合が５０％～１００％以下の領域であるが、この発明は、内輪１の案内すきまｂに対するポケットすきまａの割合を７５％～１００％以下にすることにより、保持器３が内輪１と接触するのと同時に、保持器３と転動体４とが接触する割合を増やし、保持器３だけに掛かっていた力を、ポケットと転動体４との接触面に分散させ、保持器３と内輪面の面圧を下げるようにしたものである。
　この発明によれば、保持器３だけに掛かっていた力を、ポケットと転動体４との接触面に分散させることにより、保持器３と内輪面の面圧を下げて保持器３の案内面の摩耗を防止することができる。
　したがって、この発明によれば、保持器３の材質に、ダクタイル（球状黒鉛鋳鉄）のような摩耗しやすい材料を使用することができる。
この発明に係る転がり軸受の運転中における内輪の案内すきまに対するポケットすきまの関係を示す正面図である。 図１の転がり軸受の縦断側面図である。 従来の転がり軸受の運転中における内輪の案内すきまに対するポケットすきまの関係を示す正面図である。 図３の転がり軸受の縦断側面図である。 保持器が宙に浮いた状態を示す転がり軸受の正面図である。 図５の転がり軸受の縦断側面図である。 転動体案内保持器の部分正面図である。 外輪案内保持器の部分正面図である。 内輪案内保持器の部分正面図である。 内輪の案内すきまに対するポケットすきまの関係を示すグラフである。
　以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
　図１は、スクリューコンプレッサー用アンギュラ玉軸受を示す正面図である。
　この図において、符号１は内輪、符号２は外輪、符号３は保持器、符号４は玉（転動体）、符号５は軸、符号Ｃは転動体４のＰＣＤ、符号Ｏは軸受（軸）の回転中心を示す。なお、この図において、保持器３だけは断面で示してある。この保持器３は内輪２の外周面で案内され、内輪１の案内すきまに対するポケットすきまの割合を、７５％～１００％以下の領域に設定している。
　内輪１の案内すきまに対するポケットすきまの割合を、７５％～１００％以下の領域に設定することにより、運転中に、保持器３が内輪１と接触するのと同時に、保持器３と転動体１との接触点Ａを有し、保持器３だけに掛かっていた力を、保持器３のポケットと転動体４との接触点Ａに分散させることにより、保持器３と内輪面の面圧を下げて保持器３の案内面の摩耗を防止している。
　この実施形態では、保持器３の材質に、ダクタイル（球状黒鉛鋳鉄）を使用している。
１　内輪
２　外輪
３　保持器
４　転動体
５　軸
ａ　ポケットすきま
ｂ　案内すきま
Ａ　接触点

Claims (3)

  1. 　運転中に内輪に接触して案内される内輪案内型の転がり軸受の保持器において、内輪の案内すきまに対するポケットすきまの割合を、７５％～１００％以下の領域に設定したことを特徴とする転がり軸受の保持器。
  2. 　保持器材料をダクタイルとしたことを特徴とする転がり軸受の保持器。
  3. 　請求項１又は２の保持器を使用するスクリューコンプレッサー用アンギュラ玉軸受。
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