JP2013079680A - Rolling bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ドライラン時に所定の時間焼き付かずに使用可能な転がり軸受に関する。 The present invention relates to a rolling bearing that can be used without being seized for a predetermined time during a dry run.
ジェット機やヘリコプタ等の航空機エンジンの主軸等を支持する転がり軸受のように、高い安全性が要求され、DN値(軸受内径Dmm×回転数Nrpm)が200万程度となる高速で回転軸を支持し、鋼製の保持器を用いた転がり軸受では、給油系統が故障して軸受に潤滑剤が供給されなくなった非常事態のドライラン時に、例えば30秒以上焼き付かずに使用可能なことが要求されている。このようなドライラン状態では、軌道輪と転動体との間の転動面よりも先に、軌道輪と鋼製保持器の案内面との間の摺接面で焼付きが発生することが知られている。 Like rolling bearings that support the main shafts of aircraft engines such as jets and helicopters, high safety is required, and the rotating shaft is supported at a high speed with a DN value (bearing inner diameter Dmm × rotational speed Nrpm) of about 2 million. Rolling bearings using steel cages are required to be usable without being seized, for example, for 30 seconds or more during an emergency dry run when the lubrication system fails and lubricant is no longer supplied to the bearing. Yes. In such a dry run state, it is known that seizure occurs at the sliding contact surface between the raceway and the guide surface of the steel cage before the rolling surface between the raceway and the rolling element. It has been.
このようなドライラン時に所定の時間焼き付かずに使用可能とする鋼製の保持器を用いた転がり軸受には、軌道輪と摺接する保持器の案内面に銀めっきを施し、銀めっきの自己潤滑性によって、保持器の案内面と軌道輪との焼付きを防止するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。 Rolling bearings using steel cages that can be used without being seized for a predetermined time during a dry run are subjected to silver plating on the guide surface of the cage that is in sliding contact with the bearing ring, and self-lubricating silver plating. Depending on the nature, there is one that prevents seizure between the guide surface of the cage and the race (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載された保持器の案内面に銀めっきを施した転がり軸受は、ドライラン状態での保持器の案内面と軌道輪との摺接による摩擦発熱で保持器が温度上昇すると、めっき層の銀の線膨張係数(19.7×106/℃)が母材の鋼の線膨張係数(12.5×106/℃)よりもかなり大きいので、この線膨張係数差によって銀めっきが剥離しやすくなる。このため、銀めっきの自己潤滑性を十分に生かすことができず、早期に焼付きが発生する恐れがある。なお、一般的に、銀めっきの下地には銅めっきが施されることが多いが、銅の線膨張係数(16.5×106/℃)は銀よりは小さいが、鋼の線膨張係数よりは未だかなり大きいので、このような線膨張係数差による銀めっきの剥離を十分に防止することはできない。 The rolling bearing with the silver-plated guide surface of the cage described in Patent Document 1 is plated when the temperature of the cage rises due to frictional heat generated by sliding contact between the guide surface of the cage and the raceway in a dry run state. The linear expansion coefficient (19.7 × 10 6 / ° C.) of the silver of the layer is considerably larger than the linear expansion coefficient (12.5 × 10 6 / ° C.) of the base steel. Becomes easy to peel. For this reason, the self-lubricating property of silver plating cannot be fully utilized, and seizure may occur at an early stage. In general, copper plating is often applied to the base of silver plating, but the linear expansion coefficient of copper (16.5 × 10 6 / ° C.) is smaller than that of silver. Since it is still much larger than this, peeling of the silver plating due to such a difference in linear expansion coefficient cannot be sufficiently prevented.
そこで、本発明の課題は、鋼製の保持器の案内面に施される銀めっきの剥離を確実に防止して、ドライラン状態で焼付きが発生せずに使用可能な時間を延長することである。 Therefore, the problem of the present invention is to reliably prevent peeling of the silver plating applied to the guide surface of the steel cage and to extend the usable time without causing seizure in the dry run state. is there.
上記の課題を解決するために、本発明は、内輪と外輪の軌道輪間に複数の転動体が鋼製の保持器で保持され、この保持器の前記軌道輪と摺接する案内面に銀めっきを施した転がり軸受において、前記保持器の案内面の銀めっきの下地にニッケルめっきを施した構成を採用した。 In order to solve the above-described problems, the present invention is configured such that a plurality of rolling elements are held by a steel cage between inner and outer races, and a silver plating is provided on a guide surface that is in sliding contact with the race of the cage. In the rolling bearing subjected to the above, a structure was adopted in which nickel plating was applied to the silver plating base of the guide surface of the cage.
すなわち、鋼製保持器の案内面の銀めっきの下地に、鋼の線膨張係数と近い線膨張係数(13.3×106/℃)を有するニッケルめっきを施すことにより、鋼製の保持器の案内面に施される銀めっきの剥離を確実に防止して、ドライラン状態で焼付きが発生せずに使用可能な時間を延長できるようにした。 That is, by applying nickel plating having a linear expansion coefficient (13.3 × 10 6 / ° C.) close to the linear expansion coefficient of steel to the base of the silver plating on the guide surface of the steel cage, the steel cage The silver plating applied to the guide surface is reliably prevented from peeling off, and the usable time can be extended without causing seizure in the dry run state.
上述した転がり軸受は、高い安全性が要求され、高速で回転する航空機エンジンの主軸を支持するものに好適である。 The above-described rolling bearing is required for high safety and is suitable for supporting the main shaft of an aircraft engine that rotates at high speed.
本発明の転がり軸受は、鋼製保持器の案内面の銀めっきの下地に、鋼の線膨張係数と近い線膨張係数を有するニッケルめっきを施したので、鋼製の保持器の案内面に施される銀めっきの剥離を確実に防止して、ドライラン状態で焼付きが発生せずに使用可能な時間を延長することができる。 In the rolling bearing of the present invention, nickel plating having a linear expansion coefficient close to that of steel is applied to the base of the silver plating on the guide surface of the steel cage, so that it is applied to the guide surface of the steel cage. It is possible to reliably prevent the silver plating from being peeled off and extend the usable time without causing seizure in the dry run state.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この転がり軸受は、図1(a)に示すように、内輪2が軌道溝2aの中央で分割され、転動体としてのボール3が外輪4の軌道溝4aと1点、内輪2の軌道溝2aと2点で接触する3点接触玉軸受1であり、ボール3をポケットに保持する鋼製の保持器5が、その外径面の案内面5aを外輪4の軌道溝4aの両側の内径面で案内されるようになっている。なお、分割された一方の内輪2には、軸受引き抜き用の鍔部2bが設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this rolling bearing, as shown in FIG. 1A, the
図1(b)に拡大して示すように、前記鋼製の保持器5の案内面5aには、母材の鋼の線膨張係数に近い線膨張係数を有するニッケルめっき層6が下地として形成され、その上に銀めっき層7が形成されている。なお、ニッケルめっき層6の厚みは5μm以下、銀めっき層7の厚みは25〜50μm程度とされている。
As shown in an enlarged view in FIG. 1B, a
図2は、上述した3点接触玉軸受1を使用したジェット機のエンジンを示す。このエンジンはターボファンエンジンであり、空気を吸入するファン11と、吸入される空気の一部を圧縮する圧縮機12と、圧縮された空気に燃料を噴射して燃焼させる燃焼室13と、燃焼ガスで高速回転するタービン14とで基本的に構成されており、3点接触玉軸受1によって2箇所で支持された主軸15に、圧縮機12のロータとタービン14が取り付けられている。
FIG. 2 shows a jet engine using the above-described three-point contact ball bearing 1. This engine is a turbofan engine, and includes a
実施例として、前記鋼製の保持器の案内面に、下地としてニッケルめっきを施し、その上に銀めっきを施した3点接触玉軸受を用意した。比較例として、鋼製の保持器の案内面に下地として銅めっきを施し、その上に銀めっきを施した3点接触玉軸受も用意した。実施例、比較例とも、銀めっき層の厚みは40μmとし、それぞれの下地としてのニッケルめっき層と銅めっき層の厚みは4μmとした。なお、これらの軸受寸法は、外径200mm、内径100mm、幅40mmである。 As an example, a three-point contact ball bearing was prepared in which the guide surface of the steel cage was nickel-plated as a base and silver-plated thereon. As a comparative example, a three-point contact ball bearing was also prepared in which the guide surface of a steel cage was subjected to copper plating as a base and silver plating thereon. In both Examples and Comparative Examples, the thickness of the silver plating layer was 40 μm, and the thicknesses of the nickel plating layer and the copper plating layer as the respective bases were 4 μm. These bearing dimensions are an outer diameter of 200 mm, an inner diameter of 100 mm, and a width of 40 mm.
上記実施例と比較例の3点接触玉軸受を回転試験機の回転軸に取り付け、潤滑油を遮断したドライラン状態で30秒間高速回転させるドライラン試験を行い、保持器の案内面における銀めっきの剥離の有無を調査した。なお、ドライラン試験は、回転速度をDN値で3段階に変化させて行なった。 Attach the three-point contact ball bearing of the above example and comparative example to the rotating shaft of the rotary tester, perform a dry run test that rotates at high speed for 30 seconds in a dry run state where the lubricating oil is shut off, and peel off the silver plating on the guide surface of the cage The presence or absence of was investigated. In addition, the dry run test was performed by changing the rotational speed in three stages according to the DN value.
表1に、上記ドライラン試験の結果を示す。表1には、各DN値における保持器案内面の周速も併記した。下地に銅めっきを施した比較例のものは、DN値が160万では銀めっきに剥離が認められなかったが、DN値が185万になると銀めっきの一部に剥離が認められ、DN値が220万では銀めっきの大部分が剥離した。これに対して、下地にニッケルめっきを施した実施例のものは、DN値が航空機エンジンの主軸等を支持するものの通常の使用範囲である200万を越える220万となるまで、全く銀めっきの剥離が認められなかった。以上の結果より、下地にニッケルめっきを施した実施例のものは、航空機エンジンの主軸を支持するもののように高いDN値でドライラン状態となっても、銀めっきの剥離を確実に防止できることが確認された。 Table 1 shows the results of the dry run test. Table 1 also shows the peripheral speed of the cage guide surface at each DN value. In the comparative example in which the copper plating was applied to the base, no peeling was observed in the silver plating when the DN value was 1.6 million. However, when the DN value reached 1.85 million, peeling was observed in part of the silver plating. However, at 2.2 million, most of the silver plating was peeled off. On the other hand, in the example in which the nickel plating is applied to the base, the DN value is completely silver-plated until it reaches 2.2 million which exceeds the normal use range of 2 million although it supports the main shaft of the aircraft engine. No peeling was observed. From the above results, it was confirmed that the example with nickel plating on the base can reliably prevent the peeling of the silver plating even in a dry run state with a high DN value like the one supporting the main shaft of an aircraft engine. It was done.
上述した実施形態では、銀めっきと下地としてのニッケルめっきを保持器の案内面のみに施したが、これらの銀めっきとニッケルめっきは、ボールを保持するポケット面等の他の部位にも施してもよく、保持器の全表面に施してもよい。 In the above-described embodiment, silver plating and nickel plating as a base are applied only to the guide surface of the cage, but these silver plating and nickel plating are also applied to other parts such as a pocket surface that holds the ball. Alternatively, it may be applied to the entire surface of the cage.
また、上述した実施形態では、転がり軸受を3点接触玉軸受としたが、本発明に係る転がり軸受は、他の玉軸受やころ軸受等の他の転がり軸受に適用することもでき、複列の転がり軸受にも適用することができる。 In the above-described embodiment, the rolling bearing is a three-point contact ball bearing. However, the rolling bearing according to the present invention can be applied to other rolling bearings such as other ball bearings and roller bearings. It can also be applied to rolling bearings.
1 3点接触玉軸受
2 内輪
2a 軌道溝
2b 鍔部
3 ボール
4 外輪
4a 軌道溝
5 保持器
5a 案内面
6 ニッケルめっき層
7 銀めっき層
11 ファン
12 圧縮機
13 燃焼室
14 タービン
15 主軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3 point | piece contact ball bearing 2
Claims (2)
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JP2011220050A JP2013079680A (en) | 2011-10-04 | 2011-10-04 | Rolling bearing |
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2011
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