従来のモーターでは、モーターの軸方向移動を可能にするNU型深溝玉軸受が採用されていました。この軸受の内輪には両側に保持リブがあり、外輪には保持リブがないため、軸は軸受に対して双方向に移動でき、熱膨張による伸びを吸収します。また、深溝玉軸受に比べて軸受クリアランスは比較的大きいものの、荷重は線状に分散されるため、深溝玉軸受の点荷重よりも優れた耐荷重性が得られます。

1. モーターベアリングの異常音

高圧（6kV）給水ポンプモータ（型式YKK400-2、450kW、2975rpm）の軸端には深溝円筒ころ軸受（NU3E222）、非負荷端には深溝玉軸受（6222）が取り付けられていました。運転中、軸端から、電磁音や潤滑不足による乾摩擦音とは異なる、鋭く突き刺すような異音が発生しました。異音は約2分間続き、その後2分間休止しました。振動分析装置（VA-80A）で軸受の振動振幅を計測したところ、0.021mmでした。異音発生時の振動速度は53.6m/sに達し、時には97m/sと基準値の28m/sを大きく上回り、電流値も大きく変動していました。

軸延長端はすきまばめを採用していたため、軸受の軸方向位置調整が不可能でした。検査の結果、内オイルシールに不均一な摩耗痕が見られ、軸受内の2つの円筒ころが損傷していました。軸受、エンドカバー、内外オイルシールカバーの測定と計算により、許容軸受すきまは0.7mmであることが示されました。しかし、軸受温度が100℃に達したときの熱膨張値は約0.9mmとなり、正常な動作要件を満たしていませんでした。円筒ころ軸受を複数回交換した後も、異音は解消されず、異音周期は4分にまで延長されました。

2. 障害分析と解決

軸受特性に基づく分析：従来のNU型深溝円筒ころ軸受は、モータ軸の軸方向へのわずかな移動を許容していました。内輪には両側に保持リブがあり、外輪には保持リブがないため、双方向の変位が可能で、熱膨張による軸の伸びを吸収します。また、軸受のクリアランスは深溝玉軸受に比べて比較的大きいものの、荷重は直線的に分散され、玉軸受の点荷重よりも優れています。ローラ（またはボール）と軌道面とのクリアランスにより、軸受の運動軌跡は円ではなく楕円形になります。高速運転時には、クリアランスによって荷重支持点が移動し、運動軌跡が放物線状になります。