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フォイルベアリングとは？

ジェレミー・ラウコネン

最終更新日：2020年8月5日

フォイルベアリングは、特定の回転速度が得られるまで、バネ仕掛けのフォイルを使用して車軸またはシャフトのジャーナルをサポートする一種の特殊なエアベアリングです。フォイルベアリングが回転すると、ジャーナルとスリーブの間のスペースに空気が引き込まれます。これにより、そのスペース内に十分な空気圧が発生し、フォイルが邪魔にならないように押し出されるため、ベアリングは完全に空気で支えられます。その時点では、フォイルベアリングのさまざまなコンポーネント間に物理的な接触がないため、最初の起動期間以外はほとんど摩耗が発生しません。フォイルベアリングは、高回転速度を必要とするあらゆるアプリケーションで使用できます。ターボ機械はその代表的な例です。

ベアリングは、あるオブジェクトが別のオブジェクト内で回転できるように設計されたデバイスであり、通常、ある種の荷重に耐えることも期待されています。従来のベアリングは、定期的に潤滑する必要のあるボール、ローラー、またはその他のコンポーネントによって分離されたスリーブとベアリング面で構成されています。他の単純なベアリングにはローラー要素が含まれていません。フォイルベアリングは、フォイルを使用してローラー要素とベアリング表面の両方を置き換えるバリエーションです。

ほとんどのフォイルベアリングは、ベアリングスリーブと2層のフォイルの3つの主要コンポーネントで構成されています。これらの層は通常、トップフォイルおよびバンプフォイルと呼ばれ、それぞれ異なる目的を果たします。上部フォイルは通常、ベアリングサーフェスとして機能します。これは、シャフトまたはアクスルのジャーナルが置かれる面であり、バンプフォイルは必要なサポートを提供します。ジャーナルがフォイルベアリング内で回転すると、バンプフォイルが占める空間に空気が引き込まれます。これにより、フォイルがベアリングスリーブとジャーナルから引き離され、シャフトまたは車軸が圧縮空気の層に懸架されたままになります。

フォイルベアリングの主な目的は、他のほとんどのベアリングデザインにあるオイルやその他の潤滑物質の必要性をなくすことです。作動中、ジャーナルとスリーブは加圧空気によって分離され、新しい量の空気が常に吸い込まれているため、十分な回転速度が維持されている限り、摩耗はほとんど発生しません。フォイルベアリングが稼働または停止したときは常に摩耗が発生しますが、これらのベアリングの一部は100,000回以上のサイクルに耐えることができます。

ミスアラインメントに対する許容度の増加など、フォイルベアリングによって提供される他のいくつかの利点もあります。ベアリングはしばしばミスアライメントに対して非常に敏感ですが、フォイルベアリングは通常これを自動的に修正します。一部のフォイルベアリングは1,200°F（約650°C）を超える温度にも耐えることができるため、高温ターボ機械や他の同様のアプリケーションに適しています。

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