JP7176539B2 - How to select a rolling bearing - Google Patents
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Description
本発明は、鉄鋼製造設備で使用する転がり軸受の選定方法であって、特に、転がり軸受のラジアルすきまがより適切なすきま量となる転がり軸受の選定方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of selecting a rolling bearing for use in steel manufacturing equipment, and more particularly to a method of selecting a rolling bearing that provides a more appropriate radial clearance for the rolling bearing.
転がり軸受は、機械を構成する多くの部品の中で最も重要な部品の1つである。また近年、鉄鋼製造設備においては、高荷重、高速、長寿命等に対する要求が高度化している。このため、最適な転がり軸受を選定することは、軸受の長寿命化だけでなく摩擦を低減させることに繋がるため、省エネルギー等の環境的な面からも重要である。
軸受選定の1要素として、軸受のすきま(ラジアルすきま)が挙げられる。転がり軸受の運転中のすきまが小さいと、荷重を支持するころの本数が増え、疲労寿命は増加することが知られている。しかしながら、負のすきま量が大きくなると、疲労寿命の低下が著しいことから、一般には、軸受すきま(初期の軸受内部すきま)を、運転中のすきま(運動すきま)が零よりわずかに大きなすきまになるように、軸受の選定を行う(非特許文献1参照)。
A rolling bearing is one of the most important parts among the many parts that make up a machine. In addition, in recent years, in steel manufacturing facilities, demands for high load, high speed, long life, etc. have been increasing. Therefore, selection of the optimum rolling bearing is important from an environmental point of view, such as energy saving, because it leads not only to longer bearing life but also to reduced friction.
One factor in bearing selection is the bearing clearance (radial clearance). It is known that if the rolling bearing has a small clearance during operation, the number of rollers supporting the load increases and the fatigue life increases. However, as the amount of negative clearance increases, the fatigue life decreases significantly. Therefore, in general, the bearing clearance (initial bearing internal clearance) is set to a clearance that is slightly larger than zero during operation (dynamic clearance). Bearings are selected as follows (see Non-Patent Document 1).
ここで、すきまの減少には、軸受の、軸やハウジングとのはめあい(しめしろ)による減少と、運転時の内外輪温度差による減少の2つの要素が挙げられる。軸やハウジングとのはめあいによるすきまの減少量は、はめあい量と材料のヤング率から導出可能なため、定量的に算出可能である。
一方、運転時の内外輪温度差については、従来、通常の使用状態での軸受の内輪温度と外輪温度の温度差が5~10℃程度であると仮定し、その仮定した条件に基づき、初期の軸受すきまの選定を行っている。また、この内輪温度と外輪温度は、円周方向に温度一定であるとして実行されていた。
また、軸受のすきまは、軸受の寿命に大きな影響を及ぼすことから、従来にあっては、軸受内輪に熱膨張率の小さい材質を用いることにより、内外輪温度差による内外輪の軌道径の変化を小さくするようなことも提案されている(特許文献1参照)。
Here, there are two factors in reducing the clearance: the reduction due to the fitting (interference) between the bearing and the shaft or the housing, and the reduction due to the temperature difference between the inner and outer rings during operation. The amount of clearance reduction due to fitting with the shaft or housing can be derived from the amount of fitting and the Young's modulus of the material, so it can be calculated quantitatively.
On the other hand, regarding the temperature difference between the inner and outer rings during operation, conventionally, it was assumed that the temperature difference between the inner ring temperature and the outer ring temperature of the bearing under normal operating conditions was about 5 to 10°C. selection of bearing clearance. Further, the inner ring temperature and the outer ring temperature are assumed to be constant in the circumferential direction.
In addition, since the clearance of the bearing has a great influence on the service life of the bearing, conventionally, by using a material with a small coefficient of thermal expansion for the inner ring of the bearing, the change in the raceway diameter of the inner and outer rings due to the temperature difference between the inner and outer rings is minimized. is also proposed to be reduced (see Patent Document 1).
しかし、内外輪の温度差は、軸受に対し実際に使用する潤滑油や、外気温(使用雰囲気)等に影響を受けるため、温度差の予測が非常に難しい。
特に、上記従来の方法では、高速・高荷重で運転する軸受の場合、予想される軸受内外輪温度差よりも、すきまの減少量が大きくなる傾向にあり、結果としてすきま過小となり内部予圧が発生しすきま過小で破損にいたるという課題があることを突き止めた。鉄鋼製造設備においては、転がり軸受は高速高荷重下で使用されるため、その影響は大きい。
また、円周方向に温度差が一定であるという考え方ですきまを選定すると、軸受に負荷する荷重が大きくなった場合、荷重方向に温度が高くなる傾向がある。この場合、最適な軸受のすきまを選定する為には、軸受の温度分布を正確に把握し、軸受の内輪と外輪それぞれの熱膨張量を計算する必要がある。
本発明は、上記のような点を考慮したもので、より最適なラジアルすきま量によって、より最適な転がり軸受を選定可能とすることを目的とする。
However, the temperature difference between the inner and outer rings is affected by the lubricating oil actually used for the bearing, the ambient temperature (usage atmosphere), etc., so it is very difficult to predict the temperature difference.
In particular, with the above conventional method, in the case of bearings operated at high speed and high load, the amount of clearance reduction tends to be greater than the expected temperature difference between the inner and outer rings of the bearing, resulting in an excessively small clearance and internal preload. It was found that there was a problem that the clearance was too small, leading to breakage. Rolling bearings are used at high speeds and under high loads in steel manufacturing equipment, so the impact is great.
Also, if the clearance is selected based on the idea that the temperature difference is constant in the circumferential direction, the temperature tends to rise in the direction of the load when the load applied to the bearing increases. In this case, in order to select the optimum bearing clearance, it is necessary to accurately grasp the temperature distribution of the bearing and calculate the amount of thermal expansion of each of the inner and outer rings of the bearing.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to make it possible to select a more optimal rolling bearing with a more optimal radial clearance amount.
課題解決のために、本発明の一態様は、鉄鋼製造設備で使用する転がり軸受の選定方法であって、対象とする転がり軸受が用いられる鉄鋼製造設備の稼働中に、対象とする箇所に設置されている既設の転がり軸受の内輪及び外輪の温度を測定し、上記測定した既設の転がり軸受の内輪及と外輪の温度差に基づき、選定する転がり軸受の内輪軌道径と外輪軌道径の熱膨張量の差によって生じる内部すきまの減少量である、温度差減少量を推定し、転がり軸受を選定する際に、上記推定した温度差減少量を用いて、選定する転がり軸受の軸受内部すきまを決定する、ことを要旨とする。
上記温度差減少量を推定する際に使用する温度差として、円周方向に沿った内外輪の温度差のうちの一番大きさ温度差の値を採用することが好ましい。
In order to solve the problem, one aspect of the present invention is a method for selecting a rolling bearing to be used in steel manufacturing equipment, wherein the rolling bearing is installed at a target location during operation of the steel manufacturing equipment in which the target rolling bearing is used. The temperature of the inner and outer rings of the existing rolling bearing is measured, and based on the temperature difference between the inner and outer rings of the existing rolling bearing measured above, the thermal expansion of the inner and outer ring raceway diameters of the selected rolling bearing Estimate the temperature difference reduction amount, which is the reduction amount of the internal clearance caused by the difference in the amount, and use the estimated temperature difference reduction amount to determine the bearing internal clearance of the rolling bearing to be selected when selecting the rolling bearing. The gist is to do.
As the temperature difference used when estimating the amount of decrease in temperature difference, it is preferable to employ the value of the largest temperature difference among the temperature differences between the inner and outer rings along the circumferential direction.
本発明の態様によれば、より正確に運転時の内外輪温度差によるすきまの減少を推定可能となる。この結果、本発明の態様によれば、より正確な軸受すきまを有する転がり軸受を選定することが出来、鉄鋼製造設備の運転の精度向上に資することが可能となる。 According to the aspect of the present invention, it is possible to more accurately estimate the decrease in the clearance due to the temperature difference between the inner and outer rings during operation. As a result, according to the aspect of the present invention, it is possible to select a rolling bearing having a more accurate bearing clearance, which contributes to improving the accuracy of operation of steel manufacturing equipment.
次に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態では、対象とする鉄鋼製造設備として、図1に示すような焼鈍ラインを例に挙げ、そのラインにおける鋼板の搬送に関わるテンションレベラー1(形状矯正機)のブライドルの軸受を、選定の対象とする。本実施形態は、鉄鋼製造設備における、高負荷高速回転環境で用いられる転がり軸受に好適である。
また、本実施形態では、内外輪のうち、外輪が固定輪で、内輪が転動輪の場合とする。また、本実施形態の転がり軸受は、ころ軸受とする。また、本実施形態では、軸受には、上下方向に荷重が負荷されるとする。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In this embodiment, an annealing line as shown in FIG. 1 is taken as an example of the target steel manufacturing equipment, and the bearing of the bridle of the tension leveler 1 (shape straightening machine) involved in the transportation of the steel plate in the line is selected. set to target. This embodiment is suitable for rolling bearings used in high-load, high-speed rotation environments in steel manufacturing facilities.
In this embodiment, the outer ring is a fixed ring and the inner ring is a rolling wheel. Also, the rolling bearing of the present embodiment is a roller bearing. Further, in this embodiment, it is assumed that a load is applied to the bearing in the vertical direction.
(構成)
本実施形態の転がり軸受の選定方法は、図2に示すように、既設温度測定工程2、温度差減少量推定工程3、内部すきま決定工程4を備える。
<既設温度測定工程2>
既設温度測定工程2は、対象とする転がり軸受が用いられる鉄鋼製造設備を稼働中に、選定対象とする箇所に設置されている既設の転がり軸受の内輪及び外輪の温度を測定する。
なお、温度の測定は、設備が定常運転状態の際の値を採用する。また、複数回測定し、その平均値を用いた。
本実施形態の既設温度測定工程2は、図3に示すように、転がり軸受10の内輪10Aの温度を測定する内輪側温度測定センサ13と、外輪10Bの温度を測定する外輪側温度測定センサ14とを備える。
(Constitution)
As shown in FIG. 2, the rolling bearing selection method of the present embodiment includes an existing
<Existing
In the existing
For the measurement of temperature, the value when the equipment is in steady operation is adopted. Moreover, it measured several times and used the average value.
As shown in FIG. 3, the existing
内輪側温度測定センサ13は、例えば図3に示すように、内輪内周面と軸外周面との間に配置される。本実施形態では、内輪側温度測定センサ13は、図3のように、荷重の負荷方向に沿った上側位置と下側位置の二箇所に配置した。各センサ13の信号ケーブルは、無線送信装置15に電気的に接続している。内輪側温度測定センサ13は、内輪10Aの温度を間接的に測定する構成でもよい。例えば、内輪側温度測定センサ13は、内輪10Aが接続する軸11の内輪10A近傍位置に温度を測定し、その測定温度から内輪10Aの温度を伝熱理論に基づき算出しても良い。
The inner ring-side
外輪側温度測定センサ14は、例えば図3のように、外輪10Bの外周面とハウジング12との間に設けられる。外輪側温度測定センサ14は、図4に示すように、外輪10Bの円周方向に沿って複数配置され、各センサのケーブルは、無線送信装置15に電気的に接続している。
無線送信装置15は、例えば無線LANで構成され、入力した測定温度信号を送信する。
The outer ring side
The
図3では、2台の無線送信装置15を用いる場合を例示したが、各種機器のレイアウト等に応じて、無線送信装置15の台数は1台でも3台以上でも構わない。
また、既設温度測定工程2は、温度差演算部16を有する。
温度差演算部16は、無線送信装置15を介して、内輪側温度測定センサ13及び外輪側温度測定センサ14が測定した各温度信号を入力する。温度差演算部16は、2つの内輪側温度測定センサ13が計測した温度信号の平均値を内輪10Aの温度とする。ここで、回転輪である内輪10A側は、円周方向に沿った各温度が同一温度である。
Although FIG. 3 illustrates a case where two
In addition, the existing
The temperature
温度差演算部16は、固定輪である外輪10Bにおける、円周方向に沿った複数箇所の温度測定値に基づき、円周方向に沿った内外輪の温度差の温度分布を求め(図5参照)、内外輪の温度差の一番大きな温度差を算出する。本実施形態では、固定輪である外輪10Bにおける、円周方向に沿った複数箇所の温度測定値に基づく円周方向に沿った外輪10Bの温度分布から、外輪10Bの円周方向に沿った温度のうちの一番低い温度Xを求め、その低い温度Xを、内輪10Aの温度測定値から減算して、採用する内外輪の温度差ΔTを求める。採用する内外輪の温度差ΔTは、上記の一番低い温度Xの位置を中心に円周方向に±5度の範囲の外輪位置の温度を採用しても良い。
The temperature
なお、荷重入力位置(本実施形態では上側)とは反対側の無負荷側(本実施形態では一番最下位置)での内外輪の温度差を測定し、その測定値が一番、内外輪の温度差が大きい値とみなしても良い。但し、温度分布を求め、求めた温度分布から決定した方が、より各確実に、内外輪の温度差のうち一番大きい温度差の値を求めることが出来る。 The temperature difference between the inner and outer rings is measured on the non-loaded side (lowest position in this embodiment) opposite to the load input position (upper in this embodiment). It may be regarded as a value with a large temperature difference between the rings. However, if the temperature distribution is obtained and determined from the obtained temperature distribution, the largest temperature difference value among the temperature differences between the inner and outer rings can be obtained more reliably.
<温度差減少量推定工程3>
温度差減少量推定工程3は、温度差演算部16が求めた内外輪の温度差に基づき、選定する転がり軸受の内輪10Aの軌道径と外輪10Bの軌道径の熱膨張量の差によって生じる内部すきまの減少量である、温度差減少量δtを推定する。
温度差減少量は、例えば下記式によって演算する。
δt[mm] =α・ΔT・D0
ここで、
α:軸受材料の線膨張係数
ΔT[℃]:内輪10Aと外輪10Bの温度差
D0[mm]:外輪10Bの軌道径
である。
<Temperature difference decrease
In the temperature difference decrease
The temperature difference decrease amount is calculated, for example, by the following formula.
δt [mm] = α・ΔT・D0
here,
α: Linear expansion coefficient of bearing material ΔT [°C]: Temperature difference between
<内部すきま決定工程4>
内部すきま決定工程4は、転がり軸受を選定する際に、温度差減少量推定工程3が推定した温度差減少量を用いて、選定する転がり軸受のラジアル方向の初期の軸受内部すきまδ0を決定する。
ここで、軸受内部すきまは、例えば下記式によって求める。
δu =δ0 +δf +δt
ここで、
δu[mm] :運転すきま
δ0[mm] :軸受内部すきま
δf[mm] :しめしろによる内部すきまの減少量
δt[mm] :温度差減少量
である。
<Internal
The internal
Here, the bearing internal clearance is obtained by, for example, the following formula.
δu = δ0 + δf + δt
here,
δu [mm] : Operating clearance δ0 [mm] : Bearing internal clearance δf [mm] : Decrease in internal clearance due to interference δt [mm] : Decrease in temperature difference.
ここで、しめしろによる内部すきまの減少量δfは幾何学的に演算される。
内部すきま決定工程4では、上記式から、運転すきまδuが予め設定した所定値となる軸受内部すきまδ0を求める。
運転すきまは、通常、ゼロ若しくは若干正の値に設定される。
そして、内部すきま決定工程4が求めた軸受内部すきまを有する、転がり軸受を選定し、選定した軸受を、次の軸受交換の際に採用する。
Here, the reduction amount δf of the internal clearance due to the interference is geometrically calculated.
In the internal
The operating clearance is normally set to zero or a slightly positive value.
Then, a rolling bearing having the bearing internal clearance obtained in the internal
(効果)
本実施形態は、例えば次のような効果を奏する。
(1)本実施形態は、鉄鋼製造設備で使用する転がり軸受の選定方法であって、対象とする転がり軸受が用いられる鉄鋼製造設備の稼働中に対象とする箇所に設置されている既設の転がり軸受の内輪10A及び外輪10Bの温度を測定し、測定した既設の転がり軸受の内輪10A及と外輪10Bの温度差に基づき、選定する転がり軸受の内輪軌道径と外輪軌道径の熱膨張量の差によって生じる内部すきまの減少量である、温度差減少量を推定し、転がり軸受を選定する際に、推定した温度差減少量を用いて、選定する転がり軸受の軸受内部すきまを決定する。
この構成によれば、より正確に運転時の内外輪温度差によるすきまの減少を推定可能となる。この結果、より正確な軸受すきまを有する転がり軸受を選定することが出来、鉄鋼製造設備の運転の精度向上に資することが可能となる。
(effect)
This embodiment has the following effects, for example.
(1) This embodiment is a method for selecting a rolling bearing to be used in a steel manufacturing facility, and an existing rolling bearing installed at a target location during operation of the steel manufacturing facility in which the target rolling bearing is used. The temperature of the
According to this configuration, it is possible to more accurately estimate the decrease in the clearance due to the temperature difference between the inner and outer rings during operation. As a result, it is possible to select a rolling bearing having a more accurate bearing clearance, which contributes to improving the accuracy of operation of steel manufacturing equipment.
(2)本実施形態では、温度差減少量を推定する際に使用する温度差として、円周方向に沿った内外輪の温度差のうちの一番大きな温度差の値を採用する。
すなわち、本実施形態では、軸受の内輪10Aと外輪10Bの円周方向の温度分布を測定し、測定した温度分布の中で、最も内輪10Aと外輪10Bの温度差が大きい箇所の測定結果を元に最適な軸受のすきまの選定を行う。一般に、軸受の軸受すきまが無くなり軸受軌道面が加圧される場合、すきまが過剰の場合に比べて、寿命の低下が著しい(非特許文献1参照)。
(2) In this embodiment, as the temperature difference used when estimating the temperature difference reduction amount, the largest temperature difference value among the temperature differences between the inner and outer rings along the circumferential direction is adopted.
That is, in this embodiment, the temperature distribution in the circumferential direction of the
これに対し、本実施形態では、内外輪温度差が大きい箇所の測定結果を使用することで、設定するすきま量を大きくし、安全側に設計することが可能となる。
すなわち、本構成によれば、軸受の内輪10Aと外輪10Bの円周方向の温度分布の測定を測定することにより、円周方向の温度分布の影響を調べ内外輪軌道の変化量を導出することが可能となった。導出された内外輪の軌道径で運転時のすきまが無くなるように初期すきまを設定することで、軸受の寿命を大幅に向上させることができる。
なお、円周方向の温度差温度分布に基づき、円周方向の伸びを、円周方向に積分することで、温度差による伸び量から温度差によるすきまの減少量(温度差減少量)を求めても良い。
On the other hand, in the present embodiment, by using the measurement result of the portion where the temperature difference between the inner and outer rings is large, it is possible to increase the clearance to be set and design on the safe side.
That is, according to this configuration, by measuring the temperature distribution in the circumferential direction of the
By integrating the elongation in the circumferential direction based on the temperature distribution of the temperature difference in the circumferential direction, the amount of gap reduction due to the temperature difference (temperature difference reduction amount) can be obtained from the amount of elongation due to the temperature difference. can be
(3)本実施形態では、既設の転がり軸受の内輪10A及び外輪10Bの温度を測定する際に、既設の転がり軸受の内輪10A及び外輪10Bのうちの固定輪について円周方向の複数箇所の温度を測定して、その測定に基づき、円周方向に沿った内外輪の温度差の温度分布を求め、求めた温度分布から、温度差減少量を推定する際に使用する温度差を決定する。
この構成によれば、実際の設置位置の環境に基づき、採用する内外輪の温度差を決定可能となる。
(3) In the present embodiment, when measuring the temperature of the
According to this configuration, it is possible to determine the temperature difference between the inner and outer rings to be adopted based on the environment of the actual installation position.
(4)本実施形態では、既設の転がり軸受の内輪10A及び外輪10Bに温度測定センサを設け、無線通信手段を介して、温度測定センサが計測した測定値信号を受信することで、既設の転がり軸受の内輪10A及び外輪10Bの温度を取得する。
この構成によれば、遠隔で温度情報を取得可能となる。
(4) In the present embodiment, temperature measurement sensors are provided on the
According to this configuration, the temperature information can be obtained remotely.
焼鈍ライン(図1参照)でのテンションレベラー(形状矯正機)のブライドルの軸受について検証し、軸受(呼び番号:24032CAME4S11)の最適なすきまの選定を行った。
この既設の軸受の使用条件は、外輪10Bが固定輪、内輪10Aが回転輪で、はめあいは、軸11のはめあいがm6のしまりばめ、ハウジング12のはめあいがG7のすきまばめであった。また、軸11の回転数は、840rpm、軸受荷重は10000kgfであった。
対象とした焼鈍ラインにおいて、軸受は、CNすきま(初期すきま量δ0:0.110mm)で使用した場合、使用可能期間が3ヶ月と非常に短寿命であった。
そこで、本発明に基づくC3すきまを用いて検証した。
The bearing of the bridle of the tension leveler (shape corrector) in the annealing line (see Fig. 1) was verified, and the optimum clearance of the bearing (designation number: 24032CAME4S11) was selected.
The conditions for using this existing bearing were that the
In the target annealing line, when the bearing was used with a CN clearance (initial clearance δ0: 0.110 mm), the usable period was 3 months, which was a very short life.
Therefore, verification was performed using the C3 clearance based on the present invention.
上述の通り、軸受すきまの減少には、軸11、ハウジング12のはめあいによる減少δfと、運転時の内外輪温度差による減少δtの2つの要素がある。
軸受のはめあいによるすきまの減少δfは、しまりばめである軸11と軸受10の間に発生する面圧Pmによって求めることができ、面圧Pmの大きさは、以下の式で求めることが出来る。また、今回の軸受10のはめあいによる面圧Pmの導出で用いた記号及び数値を、表1にまとめた。
As described above, the decrease in bearing clearance has two elements: decrease δf due to fitting between
The decrease δf of the clearance due to the fitting of the bearing can be obtained from the surface pressure Pm generated between the
求めた結果、軸11と軸受10の間に生じる面圧Pmは、1.25kgf/mm2となった。この面圧Pmによる内輪軌道径の膨張量は以下の式で求めることができる。
As a result, the surface pressure Pm generated between the
式から、内輪軌道径は0.058mm膨張することが分かった。
次に、温度による軸受すきまの影響について測定を行った。
本実施形態に基づき、軸受10の円周方向に沿った温度分布への荷重と回転数の影響を測定した。その測定結果を、図5に示す。
図5の測定結果から、すきまの導出を行った。すきまSの大きさは、外輪1軌道径をDe、内輪軌道径をDi、ころ10Cの径をDwとすると、以下の式で表される。
S = De -Di -2Dw
From the formula, it was found that the inner ring raceway diameter expands by 0.058 mm.
Next, we measured the effect of temperature on the bearing clearance.
Based on this embodiment, the effect of the load and the number of rotations on the temperature distribution along the circumferential direction of the
The clearance was derived from the measurement results in FIG. The size of the clearance S is expressed by the following formula, where De is the raceway diameter of the
S = De - Di - 2Dw
この式に基づき、外輪10B、内輪10A、ころ10Cの温度が上昇した場合の、温度変化後の運転すきまS′は以下の式で表すことが出来る。ここで、線膨張係数をα、外輪10Bの温度上昇量の平均をΔte、内輪10Aの温度上昇量をΔti、ころ10Cの温度上昇量をΔtw、とする。
S′ = De・(1 +α・Δte)
-Di(1 +α・Δti) -2Dw(1 +α・Δtw)
また、温度上昇量は初期温度をt0とすると、以下の式で表される。
Δt =ti -t0
Based on this formula, when the temperature of the
S'=De.(1+α..DELTA.te)
−Di (1 +α・Δti) −2Dw (1 +α・Δtw)
Further, the amount of temperature rise is expressed by the following formula, where t0 is the initial temperature.
Δt = ti - t0
上記の温度上昇量Δtの式および残留すきまSの式より、温度上昇後のすきまの大きさS′は、以下の式で表される。
S′ = S -{α・De (ti -te )
+2α・Dw(tw -ti) - α・S(ti -t0)}
ここで、α≒0、t0≒0 から、α・S(ti -t0) ≒0 と近似できる。
Based on the above equation for the amount of temperature rise Δt and the equation for the residual clearance S, the clearance size S′ after the temperature rise is expressed by the following equation.
S′ = S − {α·De (ti −te )
+2α・Dw(tw−ti)−α・S(ti−t0)}
Here, from α≈0 and t0≈0, it can be approximated as α·S(ti −t0) ≈0.
また、ころ10Cの径Dwは外輪軌道径Deや内輪軌道径Diに比べて小さいので、ころ10Cの膨張量を無視すると、温度上昇後のすきまの大きさS′は、下記式で表すことが出来る。
S′ = S -α・De (ti -te)と表すことができる。
すなわち、
δt =S-S′ =α・De (ti -te) =α・De・ΔTと表せる。
このように、軸受の内輪温度tiと外輪温度teの温度差から温度差減少量δtを導出することが出来る。このとき、円周方向における、温度差が一番大きな位置での値を採用した。
Further, since the diameter Dw of the
It can be expressed as S' = S - α · De (ti - te).
i.e.
δt = S−S′ = α·De (ti − te) = α·De·ΔT.
Thus, the temperature difference decrease amount δt can be derived from the temperature difference between the inner ring temperature ti and the outer ring temperature te of the bearing. At this time, the value at the position with the largest temperature difference in the circumferential direction was adopted.
そして、軸受の温度測定の結果を元に、すきまの減少量を計算すると、δt=0.075mm減少することが分かった。
したがって、はめあいによる軌道径と温度によるすきまの減少の合計であるので、δf+δt =0.133mmとなった。
運転時すきまδuの大きさは、零よりわずかに大きなすきまになるように軸受の選定を行うことが望ましい(非特許文献1参照)ので、この軸受のすきまとして、C3すきま(初期すきま量:0.170mm)を選定した。
そして、本発明に基づき選定したC3すきまの軸受を実操業で使用したところ、12ヶ月以上連続して使用することが出来るようになった。
Calculating the amount of decrease in the clearance based on the results of temperature measurement of the bearing, it was found that the decrease was δt=0.075 mm.
Therefore, δf+δt = 0.133 mm because it is the sum of the raceway diameter due to fitting and the decrease in clearance due to temperature.
It is desirable to select a bearing so that the size of the operating clearance δu is slightly larger than zero (see Non-Patent Document 1). .170 mm) was selected.
When a bearing with a clearance of C3 selected based on the present invention was used in actual operation, it became possible to use it continuously for 12 months or longer.
2 既設温度測定工程
3 温度差減少量推定工程
4 内部すきま決定工程
10 軸受
10A 内輪
10B 外輪
11 軸
12 ハウジング
13 内輪側温度測定センサ
14 外輪側温度測定センサ
15 無線送信装置
16 温度差演算部
δt 温度差減少量
2 Existing
Claims (3)
対象とする転がり軸受が用いられる鉄鋼製造設備の稼働中に、対象とする箇所に設置されている既設の転がり軸受の内輪及び外輪の温度を測定し、
上記測定した既設の転がり軸受の内輪の温度と外輪の温度との差である温度差に基づき、選定する転がり軸受の内輪軌道径と外輪軌道径の熱膨張量の差によって生じる内部すきまの減少量である、温度差減少量を推定し、
転がり軸受を選定する際に、上記推定した温度差減少量を用いて、選定する転がり軸受の軸受内部すきまを決定し、
上記温度差減少量を推定する際に使用する温度差として、円周方向に沿った内外輪の温度差のうちの一番大きな温度差の値を採用する、
ことを特徴とする転がり軸受の選定方法。 A method for selecting a rolling bearing for use in steel manufacturing equipment, comprising:
Measuring the temperature of the inner ring and outer ring of the existing rolling bearing installed at the target location during operation of the steel manufacturing facility where the target rolling bearing is used,
Amount of reduction in internal clearance caused by the difference in thermal expansion between the inner ring raceway diameter and the outer ring raceway diameter of the selected rolling bearing based on the temperature difference between the inner ring temperature and the outer ring temperature of the existing rolling bearing measured above. , estimating the amount of temperature difference decrease,
When selecting a rolling bearing, the bearing internal clearance of the rolling bearing to be selected is determined using the temperature difference reduction estimated above ,
As the temperature difference used when estimating the temperature difference reduction amount, the largest temperature difference value among the temperature differences between the inner and outer rings along the circumferential direction is adopted.
A method for selecting a rolling bearing characterized by:
求めた温度分布から、上記温度差減少量を推定する際に使用する一番大きな温度差を決定することを特徴とする請求項1に記載した転がり軸受の選定方法。 When measuring the temperature of the inner ring and the outer ring of the existing rolling bearing, the temperature of the fixed ring of the inner ring and the outer ring of the existing rolling bearing is measured at a plurality of points in the circumferential direction, and based on the measurement, Find the temperature distribution of the temperature difference between the inner and outer rings along the circumferential direction,
2. The method of selecting a rolling bearing according to claim 1, wherein the largest temperature difference used when estimating the temperature difference decrease amount is determined from the determined temperature distribution.
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