JPS61252916A - ハイブリツド軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はハイブリッド軸受に関するものである。

［従来の技術と解決すべき問題点］ 連鋳設備においては品質向上の為複数円弧のマルチベン
ディング型及び垂直−曲げ型等が採用され、マルチロー
ル駆動方式を用いる事でその力を多くの駆動ロールに分
配し各ロールの引抜力は鋳片のバルジング力から得る様
にしてロールと鋳片の圧加を軽減し、部分的に過大変形
が生ずる応力の除去を効果的に処理している。従って、
矯正ピンチロールに於ける圧下方式を根本的に変え、高
速鋳造及び品質向上の為の圧縮鋳造法を可能にした。

此の様な鋳造形態の変化は鋳鋼の品質向上に対しては、
鋳片のバルジング量及び矯正歪み量を鋼種に合わせて一
定限界内に留める必要が生ずるから当然それらのロール
軸受に負担が掛かる事になる。又、それ以外に冷却水、
スラッジ等々の雰囲気条件の極悪を克服する必要が生ず
る。そこで最近では従来の形式と異なった密封形軸受が
開発されつつある。即ち　それらはシールドψベアリン
グ方式と一般に呼称され、主に従来の自動調芯のベアリ
ングの外輪の外側に金属製のシールド板を更に挿入した
様なものである。

この様にグリースの漏洩をベアリングの外輪の外側に金
属製のシールド板を用いて防止するシールド方法は現在
各ベアリング◆メーカー間で盛んに研究が行われてはい
るが、いずれも暗中模索の状態で完壁のものは完成され
ていない、又一方、軸受は優秀な軸受函を熱処理して製
作されているのが一般的で１００℃以上になると硬さが
低下して寿命が短くなるので注意が必要である。そこで
温度に依る基本定格荷重の変動と硬さの関係を軸受工業
会の資料から引用すると次の通りである。

各種ロールのネック軸受構造は連鋳機メーカーに依る設
計の発想性の差異により多少の相違が生ずるのは当然で
あるが、現状で大別してみると次の通りである。

内輪回転の場合 ２〜３分割ロールを一体として自動調芯コロ軸受を用い
るもの。

外輪回転の場合 多分割ロールで棒状コロ又は針状コロ軸受を用いるもの
。

が一般的である。又、ロール−タワミに対する配慮とし
て分割ロール形式では外輪回転針状コロを採用している
が、大勢は一体ロール形式の内輪回転の自動調芯コロ軸
受である。そこで自動調芯コロ軸受が多く使われるのは
次の様な理由が考えられる。

（１）調芯性がある。

取り付け一調整時の片振り・取り付は誤差の吸収番バル
ジング力に依るロール・タワミの為に生ずるエツジロー
ドの逃げが可能である。

（２）低速・重荷重に適している。

（３）内・外輪一体で取扱が便利である。

（４）　！！鋳機の軸受の変遷が如実に現れている。

しかし、自動調芯コロ軸受を採用したからと云って連鋳
機の軸受機構が完成されたとは限らない、即ち、経験し
た事故例から問題点を集約すると次の様な事が挙げられ
る。

■内輪小鍔・大鍔部の欠けψ大鍔面のカジリが生じてい
る。

■外輪の欠け・割れが生じている。

〈か赤黒色錆−黒点錆（虫喰い）の発生がある。

・Φ外輪軌道負荷荷重位置へ段摩耗が生じている。

（［株］ローラー割れ−保持器柱の折れが生じている。

（り焼付　　等々がある。

それら軸受破損状況をユーザーの稼動状況と勘案して軸
受を分解番点検し、それらの状態等から軸受を破損させ
る引金になった要因を推定してみると次の様な事が挙げ
られる。

軸受破損の要因 （１）自由側軸受の機能が不完全の場合ロールは熱の影
響に依って伸縮が生ずる。従って、ロールネック軸受の
中心点の変動及び、荷重の移動が生ずる。此の様な時に
この力を吸収する自由側軸の機能が不完全の場合は軸に
大きな変則的な荷重が負荷され、内輪の大小鍔部の欠け
・大鍔面のカジリ拳外輪の欠け・割れが生ずる。

（２）自由側軸受の軸方向逃げの不完全が原因となる場
合 軸受外径と軸面とのハメアイ及び軸重内径面のスベリ面
の荒さの配慮不足で軸面径面の段摩耗が発生する。又、
この摩耗に就いては水の浸入に使る発錆及び潤滑不足が
源泉となって局部的に面圧が過大になって発展する場合
も考えられる。

（３）スケール・ダスト−冷却水の浸入がある場合冷却
水の浸入はグリースの乳化・劣化・流失に依り軸受転走
面に錆を生じ、全く潤滑剤不存在（油ケすらない）の状
態であった。又、スケール等の浸入は軸の回転不良を起
こし軸受破損へ進展する。

（４）シール構造の良否に依る場合 シーリングの構造はラビリンスとゴムシールの組合せが
多く、理論的には水の浸入が認められない事になってい
るが、シール設計上の欠陥か、現在の連鋳設備の基本的
構成上から波及する軸受機構に依るものであるかは容易
に断言する事は出来ない、又一方、メンテナンスの不備
に負う点も大きい様である。最近では自動調芯コロ軸受
の外輪・外側に金属性シールド板を挿入する方法等、各
種方法も模索中でいずれもグリースの粘性流動特性を潤
滑兼シール性向上に活用しようとする意図の様である。

（５）負荷容量不足の場合 軸受に加わる荷重はバルジング力・ロールΦ溶鋼ストラ
ンドの自重に引抜力が加わるから可なりの重荷重になる
。更に、ストランドの冷却差などにより生ずる変形応力
等々で軸受転走面は微妙にウェイピング運動が生ずる。

従って、連鋳機の設計当初に於いて軸受安全率に余裕の
ないものも多い為、軌道面の段摩耗に発展する確率も多
いと推定する。

この場合、潤滑グリースの極圧性で軸受安全率を木質的
に増す事は出来ない、即ち、軸受安全率と軸受寿命とは
木質的に異なるもので一般的には軸受寿命延長のみを主
体に力をそそぐ為、これらの事を理論的に分離して追求
する事をなおざりにしている。更に最近は保守・点検を
簡易にする為ガイドロールをセグメント化する形式が多
いが、この形式にも弱点がある。即ち、セグメントとセ
グメントの間隔は現在の機構からするとセグメント中の
ロール間隔と同程度に狭める事が難しい。

従って、セグメントの出口ロールを出た時点で次のセグ
メントの入口側ロールとの間で溶鋼ストランドがロール
中央部でバルジング力が山形の様に膨出し、そして次の
セグメントで圧縮する作用が働く為軸受に過大の力が加
わるのみならずウェイピングの発生する源泉ともなる。

負荷容量の項目に入れて云々する事は妥当ではないが軸
受スキマの過小による焼付事故もある。

これは補修の際に異なったスキマの軸受を組み込む場合
で、理想的には対となる軸受は同一スキマのものを用い
るべきである。スキマの異なったものを対として軸面に
組み込むと軌道段摩耗が発生する場合もあり、それが進
展してローラー割れ・焼損を生じたものも見受けられる
。

連鋳設備の各回転部、主に各ロールのネックにはころが
り軸受が多数用いられている。

これら各部に於ける鋼ストランドの表面温度は約８００
℃以上である為大量の輻射熱、伝導熱を軸受は受ける、
それらを少しでも軽減する為にジャケット機構によって
水冷、又は軸受外部を噴霧冷却の為圧力水を用いるので
、移しいスケール及びダストが軸受内に浸入する事も考
慮しなければならない過酷な条件での使用である。

最近では自動調芯コロ軸受の外輪・外側に金属性シール
ド板を挿入する方法等で、それら異物の混入の防護対策
とする考案もあるが、それらはグリースの粘性流動特性
を充分に把握して始めて達成され、より一層効果的にグ
リースの油膜強度が適切に活用されなければならない、
従って、軸受構造とグリースの遮油選定が必須な条件と
なる。

なぜなれば、軸受に加わる荷重はバルジング力、即ち、
溶鋼ストランドがロール間で膨出する力、及びそれらの
自重と引抜力が加算されて可なりの重荷重となる。

それ以外にも鋳造機によってはライビングが多発する場
合もある。従って、多段ロール方式が一般的に採用され
ているが軸受を効率良く稼動させる為の基本は軸受内に
冷却水・スケール・ダスト等を浸入させない事である。

それには軸受構造と潤滑グリースのテクニックが一体化
されなければ達成されないと思考する。

軸受破損起因の多くはロール拳ネックの熱的膨張が引金
となって、Ｘ、Ｙ、方向に軸及び軸受を包含した材料が
体積膨張し、容易に軸がスライドしない為にシール材を
含めてトラブルが発生するものと判断される。そこで、
一般連鋳設備に於ける温度変化が波及するロール・ネッ
ク軸受間距離の変動量、更に鋳造時のロール表面から伝
えられる熱的径路を考えると、ロール・ネー２り→軸受
内輪→ころ→軸受外輪→ハウジングと云う径路が考えら
れる。

そこで、現状では軸受すきまＣ４が一般的に用いられて
いるが、連鋳機の鋳込みチャジー回数と時間との関係か
ら軸受内外輪の寸法の変化の反復も多くなり、その上長
時間の運転で金属疲労が生ずる。その為軸受隙間精度の
保持と軸受すきまが変るトラブルの原因をジャーナル面
に逃がす「クッシ重ン」の役目をする機構を具備して、
負荷荷重を好適条件に維持する「ハイブリッドな軸受」
を考案した。

［問題点を解決するための手段１ 上記問題点を解決するための本発明の要旨とするところ
は、ころがり軸受と、ころがり軸受の内輪と外輪の少な
くとも一方に嵌合する滑り軸受と、これらを内設する軸
受面とからなることを特徴とするハイブリッド軸受にあ
る。

ｒ実施例］ ハイブリッド軸受は柔軟性のあるラビリンス・シールの
リップ方向の組合せ部分と、ころがり軸受にジャーナル
−スリーブを取り入れた複合タイプのころがり・すべり
軸受構造が重要な要素である。

「ハイブリッド軸受」の構造の概略を述べると、ころが
り軸受を複列に軸面内に装着する場合に軸受と軸受間の
スペーサーに油ミゾ及び孔を設けたものを用い、更に軸
受内輪に接触する面にスベり軸受が構成される如く輪画
に挿入する。軸面両端末はラビリンスシールで保持し、
更に軸受シールとラビリンスシールの中空部に水抜き穴
を設けである。グリースは軸重外部よりジャーナル・ス
リーブ（分割タイプ）を貫通する孔を経て、スペーサー
の油ミゾ及び孔を通り、更にころがり・すべり軸受に満
遍無く給脂された後含水されたグリースと共に軸受外部
へ排出される様に構成された軸受構造である。

自由側軸受に自動調芯フロ軸受を使う場合には当然ロー
ルの熱影響に依る軸受間距離の変動は自由側軸受で吸収
する事になるから従って、軸方向に容易に移動する工夫
が必要である。そこで通常自動調芯コロ軸受を用いる場
合、軸受外輪と軸函内径の間で軸方向にスライドする取
り付は構造が普通であるが、破損起因の多くはロールネ
ックの熱的膨張に依ってＸ方向だけでなくＹ方向に軸及
び軸受を包含した材料が体積膨張し容易に軸がスライド
しない為にトラブルが発生するものと考えられる。従っ
て、自動調芯コロ軸受の内輪と軸が接触する部分にスベ
リ軸受（ジャーナル・タイプ）を複合して採用すれば総
て万全とは行かないにしろ諸々の点で潤滑及びシール性
能を含めて改善する事が出来る。

自動調芯コロ軸受とスベリ軸受を複合させる場合には例
えば全周スリーブ軸受（固定式、球面座式）・分割スリ
ーブ軸受と云う方法も採用可能である。それらの設計の
目安として軸受のジャーナル面の面圧は１８０Ｋｇ／ｃ
７以下に押さえると良い。

ハメアイは溶鋼・ストランドとロール位置の関係及びバ
ルジング等々を考慮すれば当然ゆるいハメアイになり、
Ｆ７〜Ｇ７が適当であるが、これは軸受外部とジャーナ
ル拳スリーブとの温度差に依り詳細には決定できない、
しかし、一方面圧の事から考えるとへメアイ・スキマは
小ざい方が精度を保つ上で望ましい事は明瞭であるが温
度条件を的確に掴み得ない為に安全を見込んで考えるべ
きである。更に、負荷荷重面に於ける段摩耗Φ変形を考
えれば軸面内径面の硬度は高い方が好ましい、又、表面
荒さは滑らかな程好ましい事は云うまでもないが、自動
調芯コロ軸受の内輪とジャーナル・スリーブが接触する
案を採用する場合に当然用いられるバットは軸面内径面
、並びに自動調芯コロ軸受の外輪の材料硬度より軟質の
ものを用いるべき事は論を待つまでもなく、バットに油
ミゾを付加したものも考慮すべきである。

以下図面に示す本発明の１実施例について詳細に説明す
る。

第１図は複列型ころがり軸受と、その内輪に嵌合する滑
り軸受とを組み合わせたハイブリッド軸受の断面図であ
る。ここで、１はロール、ＩＬｌｉロール１の軸、２は
軸受面、３は複列型ころがり軸受、４は滑り軸受、５は
シール、６は水抜き孔、７は給油孔である。

第１図においては、ロールｌの軸１１の外側に滑り軸受
４が嵌合され、滑り軸受４の外側に複列型ころがり軸受
３が嵌合されている。当該ころがり軸受３と滑り軸受４
は軸受面２に内設されている。シール５は軸受面２の両
側に配設されている。シール５ところがり軸受３との間
の空間には水抜き孔６が設けられ、ここから水分または
老廃グリースが軸受外部へ排出されるようになっている
。給油孔７は軸受面２外部から軸受面２を貫通し、軸受
の内外輪に設けられている。当該給油孔７から供給され
たグリースはころがり軸受３と滑り軸受４に万遍なく給
油され、潤滑の作用を行なう、潤滑の作用を果したグリ
ースは軸受内に侵入した不純物や水分とともに水抜き孔
６から外部へ排出される。

第２図は自動調芯コロ軸受３１を使用したハイブリッド
軸受の断面図である。この実施泗は自動調芯コロ軸受３
１の内側に滑り軸受４．また自動調芯コロ軸受３１の外
側に滑り軸受８を設けた場合である（但し滑り軸受は内
側成るいは外側の一方のみで使用する）、滑り軸受８の
巾は自動調芯コロ軸受３１の巾より広くしてあり、ロー
ルｌの膨張、収縮により軸１１及び自動調芯コロ軸受３
１の位置が移動する際に、滑り軸受８に対しスライドで
きるスペース８１が設けられている。

なお１本発明にお（するころがり軸受としては、前記複
列型ころがり軸受３のほか単列型ころがり軸受２個とそ
の間にスペーサーを入れてもよく、あるいはコロ軸受、
さらに自動調芯コロ軸受でもよく、各種のころがり軸受
が使用できる。

本発明に係るハイブリッド軸受を効果的に使用するため
には、潤滑グリースの選択が必要である。以下本発明に
係るハイブリッド軸受に用いる潤滑グリースについて述
べる。静から動、動から静へと変遷がある軸受には必ず
摩擦（係数）が存在する。如何なる優秀な潤滑グリース
が開発されたからと云っても、此の現象を全く除く事は
出来ない、従って、回転運動には必ず摩耗が付き纏う、
それが金属の転動体（軸受の回転）であるならば摩耗粉
の発生が大なり、少なり存在する。軸を一定の回転に到
達させる、又は一定の速度で回す、或いは、一定時間運
転（使用）する場合、荷重その他諸々の条件によるがこ
れをα量と時間との関係で解析する事が出来る。そのα
量とは成る場合には生産量であり、或いは潤滑グリース
の使用量となるが、摩耗量と云う観点からの解析も可能
である。（但し、潤滑グリースの質的問題も関係する）
従って、それらの検量に時間を乗じた物量で解析、評価
する事が可能である。此の様に日常単独に経験する簡単
な軸受の現象の中で摩耗粉の発生を予知し、処理する事
なしにシールド−ベアリングを成る限界時間（期間）以
上の使用を望んだり、更に又連鋳設備の場合にあっては
軸受雰囲気条件が非常に悪く、これらの状態から脱出し
、改善する方法を講じた軸受構造でなくしては正常の潤
滑を望む事自体「ナンセンス」である。

連鋳設備に於ける軸受は冷却水の混入を皆無に出来ない
、ダストφスーラッジの混入を皆無に出来ない。等々問
題が通常の軸受に於ける摩耗現象に加えて存在するから
である。更に、潤滑グリースの寿命を左右するのは機械
的せん断、温度の昇降。

化学的変質等々論するまでもなく、これらを総合的にレ
オロジカルに解明しなければならない。

従って、一定給脂間隔で軸受に新鮮な潤滑グリースを給
脂する事が現段階では最も「ペター」な方法であると思
考している。しかし、従来の連鋳設備の軸受ではパフォ
ーマンスな潤滑は望めそうになく「ハイブリッド軸受」
により、諸々の潤滑条件を満たす事が可能であると思考
されるから。

「ハイブリッド軸受」はコロ、及びジャーナル部分の潤
滑を効果的に行う目的の潤滑グリースが必要となって来
る。そこで、チャンネリング・タイプに仕上げたグリー
スが重要な要素となる。又、潤滑の基本である耐熱・長
寿命を具備する事も必須条件であるが、純粋なシールド
自タイプφグリースの概念からすると若干その考え方が
異なって来る。即ち、潤滑グリースのちょう度は陥、０
を基調として硬くても精々Ｎｏ、ｌどまりであり、基油
の粘度は薄目の傾向が好ましく、大兄８８．８℃で４〜
８　ｃｓｔが限度であろう、何んとなれば本発明に係る
軸受構造は潤滑グリースを油ミゾ・油孔を経て随時軸面
に満パイになる迄給脂する必要が生ずる。このグリース
の流動径路はジャーナル・コロガリ軸受部分を経て→リ
ップ・パツキン→ラビリンス材の隙間の順序で流れ、物
理的に排出される様に企画設計した軸受である。従って
、自然発生的な平均摩耗に依る摩耗粉の強制的排出の効
果、更に劣化潤滑グリースの強制的排出の効果を遅滞な
く作動させる事が出来る。即ち、摩擦の全く存在しない
軸受は出来ないし、全く劣化しない潤滑グリースも現時
点に於いては存在し得ない所以である。しかし、此の場
合に潤滑グリースの給脂間隔の問題と軸面に到達させる
配管中の潤滑グリースの劣化の問題が大きな課題として
残されている。

潤滑グリースを集中的に給脂する方法は既に普及してい
る。一般的に少量宛一定間隔で軸受に給脂する為の分配
弁方式を用いている。その目的。

適用の範囲を特に逸脱する必要はないが「ハイブリッド
軸受」の給脂の場合は軸受転走面の自然発生的に生じた
摩耗粉及び軸面中の劣化潤滑グリース即ち、グリース中
の添加物及び基油分の劣化等でスラッジ化されつつある
ものを間歇的に出来るだけ全てを軸面外部に排出し、常
に新鮮な潤滑グリースを軸面内部に流動させる目的をも
っている。従って、吐出量の大きい分配弁を用いる事が
必須となり、従来の給脂方法と異なり一回の給脂量は比
較的多量なものとなる。但し、給脂間隔は使用される潤
滑グリースの特性によって左右され、又、自然発生的な
摩耗粉及びスラッジ・ダスト類等の混入条件にもよるが
以外と給脂の間歇時間は長く取れるものと思考している
。しかし、軸面に到達するまでの配管が輻射熱等によっ
て加熱されたり、或いは１機械の稼動条件によって、配
管中で冷・熱の差が生じそのまま長期間グリースが封入
され、流動を阻止されると云う場合を想定すると、別の
角度から潤滑グリースの劣化等を問題にしなければなら
なくなる。従って、給脂量と配管位置の問題及びそれら
が敷設されている場所の雰囲気条件は潤滑グリースの劣
化の問題に重大に関連するもので、充分潤滑グリースの
性状と共に今後此の点に着目して研究する必要がある。

［発明の効果］ 本発明は上記のように構成されているので、本発明に係
るハイブリッド軸受を使用すると、ロールの加熱、冷却
により軸の長芋方向及び半径方向の膨張、収縮を起して
も、本発明に係るハイブリッド軸受が軸の寸法変化を吸
収し、軸受の破損等は起らない、連続鋳造設備のロール
等、加熱、冷却を繰返し受けたり、又水分、スケール。

はこり等が軸受に侵入し易い雰囲気に曝される場所に使
用して特に効果がある。従来の軸受が、金属疲労による
破損、軸受移動に伴う局部的な異状過負荷による破損、
水、スケール、はこりの侵入による錆、摩耗による破損
等が起るのに対し、本発明に係るハイブリッド軸受には
、過大な負荷がかからず、軸受は破損しにくくなり、適
時軸受内の劣化物、金属摩耗粉が排出されるので軸受の
寿命は長くなるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は複列型こ
ろがり軸受と、その内輪に嵌合する滑り軸受とを組み合
わせた場合の断面図、第２図は自動調芯コロ軸受と２つ
の滑り軸受を使用した場合の断面図である。 ｌ・・・ロール　　　　１１・・・軸 ２・・・軸受面　　　　３・・・複列型ころがり軸受４
・・・滑り軸受　　　５・・・シール６・・・水抜き孔
　　　７・・・給油孔８・・・滑り軸受

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ころがり軸受と、ころがり軸受の内輪と外輪の少なくと
   も一方に嵌合する滑り軸受と、これらを内設する軸受函
   とからなることを特徴とするハイブリッド軸受。