在本期栏目中，对滚珠轴承的故障案例（因轴芯不一致导致的外力所引发的滚珠轴承损坏）进行讲解。
图1中是以圆板作为蜗杆、以使用蜗轮减速机的DC电机实现旋转驱动的机构的正面图与平面图。
图1.圆板旋转驱动结构图
这一结构是将DC电机的旋转传递到与经由联轴器连接的蜗杆啮合的蜗轮，从而使安装在蜗轮上的圆盘旋转。蜗杆和蜗轮作为大型减速机的构成零部件，其减速比设置为1:50。蜗杆和蜗轮由进行滚动运动的旋转滚珠轴承支撑，而两个轴端则由如图所示的结构支撑。当以这种结构驱动圆板旋转时，发生了图2所示截面结构中的电机停止的事故。
图2.电机结构图
事故状况如下所示。
（1）电机的旋转轴变为无法旋转状态。
（2）图2所示电机输出轴附近负载侧的滚珠轴承损坏。
（3）滚珠轴承的损坏情况
- 滚珠轴承的内圈残留在电机旋转轴上。
- 作为构成滚珠轴承的其他零部件的外圈、滚珠、保持架解体飞散。
（4）这种情况多次发生。最初是通过更换电机解决问题，但2个月后再次发生损坏事故。
这一事故是由于电机轴上施加了超过允许载荷的过大载荷，导致滚珠轴承中与滚珠相接触的保持架出现缺油润滑状况不良，两个零部件之间的摩擦力增大，进而在金属件之间发生“粘着现象”。施加在电机输出轴上的载荷导致支撑转子的轴承损坏的机理如下所示。
①蜗杆轴与电机轴的旋转中心不一致导致联轴器变形，并产生与联轴器平行位移和旋转位移的弹簧常数相对应的力。
②由于旋转轴不一致导致联轴器偏心，进而因旋转不平衡而引发离心力作用。
引起这两种载荷的联轴器弹簧常数如下所示。
表1.载荷种类及其内容
载荷种类 | 内容 |
联轴器对中偏移 | 联轴器方式：螺旋联轴器，材质：不锈钢 |
联轴器旋转不平衡 | 额定转速1800rpm、不平衡旋转2g·cm的情况下，产生的离心力为0.69N |
图3.施加在DC电机旋转轴上的力
（1）联轴器对中偏移
● 因对中偏移而作用于滚珠轴承的力
平移力的平衡：F1＝F2＋F3 ①
力矩力的平衡：F1·L1＋F2·L2＝F3·L3 ②
（旋转中心为图3所示的重心位置）
求解F3（根据①②两式消去F2）
F3 = ｛（L2+L3）/（L1+L2）｝F1
F1的值取决于联轴器对中的偏差量。即错位平行位移和旋转位移的大小决定了施加在受损滚珠轴承上的径向载荷。
照片4.螺旋联轴器
●因联轴器的离心力而产生的作用力
因离心力而产生的作用力：F4＝wρω2/g
ω：旋转角速度（=2ｘ圆周率ｘ转速（rps）） ρ： 联轴器的偏心量 联轴器旋转中心：蜗杆轴与电机轴各自的中心位移量 W：联轴器重量 G： 重力加速度（9.806m/s2） |
联轴器的偏心量估计为电机轴和蜗杆轴偏心量的一半。
图5.联轴器的偏心量（从旋转轴方向查看）
图6.蜗杆轴与电机轴对心
● 对策结构
进行蜗杆轴和电机轴的旋转对心，以减少施加在电机轴上的载荷。这种对心结构采用了使得固定电机的“电机安装座”与固定蜗杆的“固定座”的轴承孔中心保持一致的设计。
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