今日は無給油ブッシュなどの選定に使われる「オイレス(無給油)ブッシュを利用する際のPV値と寿命の計算」についてのメモです。主に無給油で耐衝撃が必要な場所にオイレスブッシュは利用されますが、その選定の際に必要になってくる「PV値」と、そのPV値で利用したときの「寿命」の解説をしたいと思います。
オイレス（無給油）ブッシュのPV値
オイレスブッシュの特徴まとめ
冒頭で少し触れましたが、オイレスベアリングは特に以下の場合で特性をいかすことができます。
- 無給油が理想のところ
- 耐衝撃を受けるような所
- 高温での利用
- コンパクト（肉薄）な設計が必要なところ
オイレス（無給油）ブッシュは自己潤滑性を有しているために、給油量を少なくしたり給油回数を少なくしたりできます。基本的には摩擦するところへの給油は設計において考慮しますが、給油できない場所や、どうしても肉薄の軸受けが必要なところにはオイレスブッシュを入れるのが良いと思います。
極めて無給油に近い環境で使用することができますが、それはオイレスの摩擦面に自給、またその油を保持する能力機構を有した材質及び固体潤滑剤の皮膜形成能力が性能を維持するようです。
オイレスブッシュの選定に必要な「PV値」とは？
オイレスブッシュの選定に必要なPV値とは軸受けに掛かる「P面圧」と「V使用速度」を掛けたものになります。このPV値は各製品ごとに許容されるPV値が設定されていますのでP最高面圧×V使用速度が許容PV値を超えてはいけません。
V値：軸受けの相手（シャフトなど）との相対速度
PV値の計算方法
今回の記事では円筒形状のオイレスブッシュのPV値計算をメモします。
ラジアルジャーナル一方向回転運動のPV値と寿命の計算
必要情報は以下の通りです。
- Ｗ荷重（Ｎ）
- ｄ内径（mm）
- ｎ回転数（rps）
- L長さ（mm）
- T想定摩擦時間（ｈ）
- K潤滑条件における比磨耗量の目安(mm/(N/mm^2・m/s・Hr))
ラジアルジャーナル一方向回転運動のPV値と寿命は以下の計算で求めることができます。
- Ｐ値（面圧）を求める：P[N/mm^2]=W/(d*L)
- Ｖ値（速度）を求める：V[m/s]=(3.14*d*n)/10^3
- ＰＶ値（面圧・速度）を求める：PV[N/mm^2･m/s]=(3.14*d*W*n)/(10^3*d*L)
- 推定磨耗量（mm）を求める：K1[mm]=K*P*V*T
揺動運動のPV値と寿命の計算
必要情報は以下の通りです。
- Ｗ荷重（Ｎ）
- ｄ内径（mm）
- L長さ（mm）
- Cサイクル速度（cps）
- θ揺動角度（rad）
- T想定摩擦時間（ｈ）
- K潤滑条件における比磨耗量の目安(mm/(N/mm^2・m/s・Hr))
揺動運動のPV値と寿命は以下の計算で求めることができます。
- Ｐ値（面圧）を求める：P[N/mm^2]=W/(d*L)
- Ｖ値（速度）を求める：V[m/s]=(d*C*θ)/10^3
- ＰＶ値（面圧・速度）を求める：PV[N/mm^2･m/s]=(W*d*C*θ)/(10^3*d*L)
- 推定磨耗量（mm）を求める：K1[mm]=K*P*V*T
往復運動のPV値と寿命の計算
必要情報は以下の通りです。
- Ｗ荷重（Ｎ）
- ｄ内径（mm）
- L長さ（mm）
- Cサイクル速度（cps）
- Sストローク（mm）
- T想定摩擦時間（ｈ）
- K潤滑条件における比磨耗量の目安(mm/(N/mm^2・m/s・Hr))
往復運動のPV値と寿命は以下の計算で求めることができます。
- Ｐ値（面圧）を求める：P[N/mm^2]=W/(d*L)
- Ｖ値（速度）を求める：V[m/s]=(2*C*S)/10^3
- ＰＶ値（面圧・速度）を求める：PV[N/mm^2･m/s]=(2*W*C*S)/(10^3*d*L)
- 推定磨耗量（mm）を求める：K1[mm]=K*P*V*T
高温使用ではPV値を低く見る
高温時では摩擦熱の放散がされにくく、摩擦特性が低下しますので、高温時での利用に関しては特に余裕を見て設計してください。
軸受けの一般知識「間けつ運転は軸受けに良好な結果をもたらす」
運転の間隔は連続運転か間けつ運転かの２パターンあると思いますが、連続運転と比べ間けつ運転はそのインターバルの間に摩擦面の温度が下がります。そのため連続運転より間けつ運転のほうが軸受けに良好な結果をもたらすとされています。
【重要】オイレス(無給油)ブッシュの適切なサイズを検討する方法があります
オイレス(無給油)ブッシュは軸径及び軸受け長を選定する必要がありますが、その「軸受け長さ／軸受け内径＝比」は用途に応じて調整する必要があります。詳細は「オイレス(無給油)ブッシュの適切なサイズを検討する方法」で記事にしていますのでそちらもご確認ください。
計算エクセルのダウンロード
ここでは「オイレス(無給油)ブッシュを利用する際のPV値と寿命の計算」のエクセルシートをダウンロードできます。どうぞご利用ください。
以上です。