モーター騒音編：ベアリングの正常音と異常音、違いが分かりますか？

高度な製造技術をもってしても、ベアリング必然的にノイズが発生します。これは、固有の振動と音の基本的な関係です。このような振動や音の発生は、必ずしもパフォーマンスの問題や差し迫った故障を示すものではありません。重要なのは、正常な動作音と異常の信号を区別することです。

いくつかの一般的なタイプの通常のベアリング音

1. レースウェイサウンド

軌道音は、すべての転がり軸受によって発生する最も基本的な騒音であり、通常、騒音基準のベンチマークとなります。

機構：優れた機械加工にもかかわらず、軌道輪の軌道や転動体の表面には微細なうねりや形状誤差が残ります。これらの欠陥により、軌道と転動体の接触弾性がわずかに変化します。このような弾性力の変化が軌道輪に微小加振力として作用し、軌道音として振動が発生します。

特徴:

騒音や振動はランダムです。

振動周波数は1kHz以上です。

支配的な騒音周波数は速度の変化に関係なくほぼ一定のままですが、音圧レベルは回転速度とともに増加します。

ラジアル内部クリアランスが大きくなると、音圧レベルが急激に増加します。

ハウジングの剛性が向上すると、全体的な音圧レベルが低下します。速度が増加しても音圧レベルの上昇は最小限に抑えられます。

潤滑剤の粘度が高くなると、音圧レベルが低くなります。グリース潤滑の場合、基油の粘度と石鹸繊維の形状/サイズの両方が騒音レベルに影響を与える可能性があります。

注: レースウェイ音によって励起される音響エネルギーは限られています。たとえば、高品質の 6203 ベアリングは通常、通常の条件下で 24 ～ 27 dB (音圧レベル) の範囲のレースウェイ音を発生します。

2. ローラー落下音（転倒音）

この音は、ラジアル荷重がかかった中型から大型のベアリングで主に低速時に頻繁に発生し、通常は回転速度が高くなると消えます。

機構: ラジアル荷重がかかると、軸受内部に負荷領域と非負荷領域が形成されます。無負荷領域では、内部すきまにより、転動体は内輪との接触を失います。高速になると、遠心力により外輪に押し付けられます。逆に、低速では遠心力の減少により転動体が「落下」し、保持器や内輪に対して衝撃音が発生します。

特徴:

オイル潤滑よりもグリース潤滑の方が起こりやすいです。

ラジアル荷重のみが作用し、ラジアルすきまが大きい場合に発生しやすくなります。

特定の速度範囲内で発生しますが、これはベアリングのサイズによって異なります。

連続的または断続的である場合があります。

この強制振動により、外輪の2次、3次の曲げ固有振動が励起されることが多く、特有の騒音が発生します。

対策: 予圧を適用します。ラジアル内部すきまを減らす。軽量の回転要素 (セラミックなど) を使用します。

3. ベアリング鳴き（ハウリング音）

スクィルとは、激しく甲高い金切り音を指します。ベアリング通常、鳴きが発生しても温度が上昇することはなく、ベアリングやグリースの寿命に悪影響を与えることはありません。ノイズ レベルが重要な要素でない場合、このノイズは多くの場合許容されます。

機構: ラジアル内部すきまにより、転動体は負荷領域の入口では広く、出口では狭くなる通路を形成します。特定の速度では、転動体が内輪と外輪の間で振動します。負荷が制限されたゾーンに入ると、振動周波数が増加し、鋭い高周波ノイズが発生します。

特徴:

ラジアル内部すきまが大きいほど、その可能性が高くなります。

グリース潤滑ベアリングによく見られます。オイル潤滑では珍しい。

非常に高く鋭い周波数。

特定の速度範囲内で現れ、その範囲外で減少します。一般に、非常に低速では存在しません。

グリスを追加すると鳴きが一時的に解消される場合がありますが、グリスの分布が安定し、余分なグリスが排出されると鳴きが再発することがよくあります。

対策：くさび状隙間を改善する（深溝玉軸受にアキシアル予圧を与える等）。円筒ころ軸受には比較的小さいすきまを使用します（例：標準の C3 すきまを C3L に変更します）。より高粘度のグリースを使用してください。

損傷を示す異常なベアリング音

ベアリングコンポーネントの表面は非常に硬いです。不適切な取り扱い、設置ミス、または落下による衝撃により、作業面に跡（損傷）が残ることがあります。表面の小さな欠陥であっても、振動や騒音の原因となる可能性があります。

1.ダメージ音（フローノイズ）

特長：軌道面に傷、打痕、錆等があると、軸受の回転中に周期的に脈動音やカチカチ音が発生します。一定速度の場合、一定の周期（時間間隔）で音が鳴ります。速度が遅いと音と音の間の時間が長くなります。

機構：軸受の回転により軌道面の傷が転動体に衝突し、衝撃音が発生します。

対策：メンテナンス時にベアリングを交換してください。重要なのは、設置中に衝撃荷重を加えないようにすることです。

2. コンタミネーションノイズ（ダートサウンド）

特徴：軸受取り付け時の洗浄不足、潤滑剤中の異物、運転中に軸受内部にゴミが侵入すると、「カリカリ」「ガリガリ」「シュー」という異音が発生することがあります。この不規則で変動するノイズは、汚染物質が転がり接触領域を通過するときに発生します。

機構：硬質粒子が軌道面や転動体に押し込み、微小な衝撃を連続的に与えます。

対策：汚れは異音の原因となるだけでなく、軌道面に圧痕が発生し軸受の寿命を著しく低下させます。ベアリングの取り扱いと設置は清潔な環境で行い、浸入を防ぐために効果的なシール方法を採用することが不可欠です。

結論

ベアリングが生み出す音のシンフォニーを理解することは、予知保全にとって非常に重要です。レースウェイ音や時折発生する低速転倒などの無害な作動音と、損傷 (周期的なカチカチ音) や汚れ (不規則なカリカリ音) の兆候を区別することで、タイムリーかつ適切な処置が可能になります。疑問がある場合は、軸受の専門家に相談するか、振動解析ツールを利用して最終診断を行ってください。異常音を事前に特定することで、機械を保護し、計画外のダウンタイムを防ぎ、運用効率を最適化できることを忘れないでください。