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ベアリングの温度

シャア大佐さん
質問日時: 2014/03/19 08:24

ベアリングの温度(運転中)と外気温との「相関関係」についてなのですが、
例えばピローブロックを対象とします。
放射温度計でピロー直近を計測した温度が50℃だとした場合、
実際のベアリング周辺の温度は推定でどのくらいでしょうか?
また、周辺温度が20℃位だった場合は実測値にどの程度の補正が
妥当でしょうか?

客先で計測値が「外気温+XX℃」までがOKなどと言われ、
その根拠説明が無いので、逆に実測値の正当性をうまく
説明できくて苦労しています。

何か資料などがあればご指導下さい

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回答2
回答日時 : 2014/03/19 14:02

ひうちさん

軸受と軸及びハウジングの温度の影響
軸受の内輪・外輪・ボールは軸受運転中は各々温度差が生じ、
その影響は軸・ハウジングとのしめしろに変化を及ぼす。
軸受内部の温度とハウジング周辺の温度差をΔTとすると、
軸と軸受のはめあい面の温度差は(0.1~0.15)×ΔTと仮定できる。
従ってこの温度による内輪のしめしろの減少量ΔdTは次式で求まります。

ΔdT=(0.1~0.15)×ΔT×a×d≒0.0015×ΔT×d/1000(mm)



また、外輪とハウジングの間では、両者の温度差及び膨張率の差によって
しめしろは増加するときもある。
ハウジング材はアルミニウムや亜鉛などの線膨張係数の大きい材質を使う
場合、しめしろは低温時に増加します。

参考にして下さい。

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ひうちさんへのお礼 お礼日時: 2014/03/31 07:56

お礼が遅れてしまい、申し訳ありませんでした。

参考にして検討してみます。
ありがとうございました。

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回答1
回答日時 : 2014/03/20 12:04

F支部長さん

伝熱量Q(J/hr)、熱還流率κ、伝熱面積A、温度差⊿tとすると、Q=κ・A・⊿tとなります。
軸受内の摩擦によりQの熱が発生し、外気に熱移動し一定温度になると考えます。
κは条件により変化しますが、設備が同じならほぼ一定。
Aは、熱膨張で放熱面積が変わる程度なら一定(実際は隙間とかも減るので効率は変りますが、外気温+α程度なら一定とみなしてもいいのではないかと思います)。
発熱量が同じなら、結局⊿tも一定ということになり、外気温に関わらず外気温との差は一定という事になります。

ただし、これは軸受のみの発熱/放熱を考慮したもので、シャフトを通じて装置内の熱が伝わる/放熱するような場合、上記考えは該当しません。しかし実際の装置では発熱/放熱の有無のある装置かどうかはあまり関係なく、ある一定条件で使われている装置の軸受温度の変化を見て、トラブルの有無を判断する材料のひとつにしています。
≪続く≫

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回答3
回答日時 : 2014/03/20 12:05

F支部長さん

つまり【平時の温度との差を観察することで軸受への異常な負荷の有無を判断する】ということですので、『温度差が何℃までが正常』かどうかは装置固有のものと考えています。
したがって軸受内部とピローブロック外面の温度の差も装置固有のものと考えていいのではないでしょうか?

メーカやユーザが『外気温度との差が○℃までOK』と言われれば、私はそれを信じますね。と言っても、熱のかからない設備で外気温度+30~40℃を大きく超えるようなら、『正常』と言われても疑いますが。

蛇足ですがグリス充填量により発熱量が変わります。グリス切れもそうですが、グリス充填直後も発熱することがあります(過剰に入れた場合)。工場で適量を充填した機械なのに、据付業者が勝手に充填(つまり過剰になっている)して、試運転時軸受温度が許容値を超えたことがありました。しばらく運転すると正常値になりましたが、そんな経験したことがあります。

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F支部長さんへのお礼 お礼日時: 2014/03/20 12:32

ありがとうございます!
参考にして考えてみます!

私が覚えているのは軸受け部の温度+10℃程度が
ベアリングの温度と言われ、外側で50℃を越えると
注意レベルと習いました。
その際に外気温は特に言われていなかったもので・・・。
確かに軸伝搬の温度考慮も必要な機器はありますが(排気ファンなど)

グリスの過多による温度上昇も理解しています。
(過去に実験した経験があります。)

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回答4
回答日時 : 2014/03/20 15:58

Kiloさん

提示頂いた温度条件が定常状態である前提でも、それ以外にベアリングと周辺の熱容量、また環境風速等によって伝放熱が著しく異なるため、一様に外部温度への上乗せ量はかなり変化してしまいます。一例として、風速変動だけでもt100の鋼鈑を底面50℃加熱、表面20℃空冷した場合、表面温度は数℃~数十℃の低下幅を持ちます。
そのため実使用環境にてFEMを行われるのがベストですが、ベアリング外筒とピロー部のみの簡略化モデルで良ければ、外筒からの熱供給と表面からの放熱量が定常状態で等しいとして計算されては如何でしょうか。八光電機サマのHPに計算環境が提供されています
http://www.hakko.co.jp/qa/qakit/html/s01050.htm http://www.hakko.co.jp/qa/qakit/html/index2.htm
ちなみに、ベアリング内部も含めた温度が必要であれば、サーモビュアーや薄膜型熱電対等による、運転中や停止直後に接測定される方が早いかも。

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Kiloさんへのお礼 お礼日時: 2014/03/20 18:03

情報ありがとうございます。
便利な計算サイトですね。今後も色々と
利用させていただきます。

温度上昇は何らかの負荷が掛かっている為とは
思うのですが、簡単に分解点検ができない機器ですと
それなりに「予測」が必要ですし・・・
難しいところです。

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