軸受（ベアリング）のカタログを開くと、深溝玉、アンギュラ玉、円筒ころ、円すいころと形式が並び、寸法表には定格荷重の数字が続きます。初めて選ぶ人にとっては、どこから読めばよいのか分かりにくい部品です。
ただ、種類の多さは「転がるものが玉か、ころか」と「どの向きの荷重を受けるか」の2つで整理できます。形式が決まれば、大きさは寿命の計算で絞り込めるため、考える順番さえ押さえれば迷う場面は減ります。
この記事では、転がり軸受の分類、玉軸受ところ軸受の違い、主な形式の使いどころ、形式を絞り込む視点を整理します。続いて、基本定格寿命の計算、静的な荷重の確認、計算どおりにもたない理由の順に見ていきます。
転がり軸受の種類は2つの軸で整理できる
転がり軸受は、内輪と外輪（あわせて軌道輪）、その間を転がる転動体、転動体どうしの間隔を保つ保持器でできています。荷重を支えているのは転動体と軌道面の小さな接触部で、保持器は荷重を直接受けません。
分類の1つめの軸は転動体の形です。玉を使うものが玉軸受、ころを使うものがころ軸受で、ころはさらに円筒ころ、針状ころ、円すいころ、たる形の球面ころに分かれます。
2つめの軸は荷重の向きです。軸に直角な方向の荷重をラジアル荷重、軸と同じ方向の荷重をアキシアル荷重と呼びます。
NTNの技術解説では、接触角が45°以下のものをラジアル軸受、45°を超えるものをスラスト軸受と区分しています。接触角は、内輪・転動体・外輪の接触点を結ぶ直線がラジアル方向となす角度のことです。
転動体の形と、受ける荷重の向きで分けると全体が見渡せます。
※直線運動用の軸受や、軸受箱と一体になったベアリングユニットなどもありますが、この記事では回転用の標準的な形式を扱います。
転がり軸受は主要寸法と形式が国際的に標準化されており、互換性のある製品を入手しやすい点も特徴です。設計では、特別な理由がなければ標準軸受から選ぶのが基本になります。
国内外のメーカーの顔ぶれは、機械要素部品業界の主要企業と勢力図で整理しています。
玉軸受ところ軸受の違い
玉ところの違いは、軌道面との接触のしかたに表れます。玉は点で、ころは線で接触するため、荷重を受けたときの接触面は玉がだ円形、ころがおおむね長方形になります。
接触面が小さい玉軸受は転がり抵抗が小さく、低トルク・高速・静かさが求められる用途に向きます。接触面が大きいころ軸受は、回転トルクは玉軸受より大きくなる一方で、負荷能力と剛性（荷重を受けたときの変形の小ささ）で優れます。
速さと静かさは玉、荷重と剛性はころ、というのが大まかな住み分けです。
※一般的な傾向です。高速性は形式ごとに差があり、ころ軸受でも円筒ころ軸受は高速用途に使われます。
ジェイテクトの技術資料では、同じ内径で比べたラジアル負荷能力の大小が示されています。深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受の順に大きくなるとされています。
軸径が決まっていて荷重が足りないときに、玉からころへ形式を替えるという判断はここから出てきます。
主な形式の特徴と使いどころ
形式ごとの性格を先に一覧にします。名前は多いものの、実務でよく出会うのは次の8つです。
受けられる荷重の向きと、得意な条件が形式ごとに違います。
※NTN、ジェイテクトの技術資料をもとに要点を整理。同じ形式でも、つばの有無や列数、シールの有無で性能は変わります。
玉軸受：深溝玉、アンギュラ玉、自動調心玉
深溝玉軸受は、転がり軸受の中で最も広く使われている形式です。1個でラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重を受けられ、グリースを封入したシール付き・シールド付きもそろっているため、迷ったときの出発点になります。
アンギュラ玉軸受は、玉と軌道輪が斜めに接触するように作られた形式です。接触角は15°、30°、40°が基本で、角度が大きいほどアキシアル荷重に強く、小さいほど高速回転に向きます。
1個では一方向のアキシアル荷重しか受けられないため、2個を向かい合わせるか、背面組合せ・正面組合せといった組合せ軸受として使います。
工作機械の主軸のように、予圧（あらかじめ荷重をかけておくこと）をかけて剛性と精度を確保する箇所が代表的な用途です。
自動調心玉軸受は外輪の軌道が球面になっており、軸のたわみや取付けのずれを吸収できます。その代わりアキシアル荷重を受ける力は小さく、軸方向の位置決め程度にとどめるのが基本です。
ころ軸受：円筒ころ、針状ころ、円すいころ、自動調心ころ
円筒ころ軸受は、ラジアル荷重を大きく受けられるうえ、ころ軸受の中では高速にも対応しやすい形式です。内輪と外輪を別々に組み付けられるので、軸にもハウジングにも固いはめあいを使えます。
内輪か外輪のどちらかにつばがない形式は軸方向に動けるため、熱で伸びる軸の逃げ側として使われます。
針状ころ軸受は、直径6mm以下で長さが直径の3〜10倍という細長いころを使います。断面の高さを抑えられるので、外径に余裕がない箇所で重宝します。
円すいころ軸受は、ラジアル荷重もアキシアル荷重も大きく受けられる形式です。ラジアル荷重を受けると軸方向の分力が生じるため、2個を向かい合わせて使います。
重荷重や衝撃荷重がかかる箇所に向いており、メーカーの配列例では減速機や自動車の車軸が使用例に挙げられています。組み込んだ後のすきまの管理が難しい点には注意が要ります。
自動調心ころ軸受は、大きな荷重と軸の傾きを同時に受けられるのが強みです。ただしアキシアル荷重が大きくなると片方の列のころに荷重がかからなくなり、不具合の原因になるため、使用条件の確認が欠かせません。
スラスト軸受
スラスト軸受は、軸方向の荷重を専門に受ける形式です。玉を使うもの、円筒ころや針状ころを使うもの、自動調心ころを使うものがあります。一般に許容回転速度は低く、潤滑にも注意が必要とされています。
たて軸のようにアキシアル荷重が大きい箇所では、スラスト軸受とラジアル軸受を組み合わせて、それぞれに得意な向きの荷重を分担させる設計がとられます。
軸受の選び方：形式を絞り込む視点
軸受の選定は、形式を決め、寸法を決め、精度・すきま・潤滑といった細部を詰める、という流れで進みます。
一般には軸の強度と剛性から軸径が先に決まるため、軸受の内径はあらかじめ与えられていることが多く、その制約の中で形式と寸法系列を選ぶことになります。
前半で形式と大きさを決め、後半で使い方の条件を詰めます。
※NTN、ジェイテクトの選定手順をもとに整理。順序は固定ではなく、最も重要な要求性能から検討します。
荷重の向きと大きさ
最初に見るのは、荷重がラジアルだけか、アキシアルも加わるか、アキシアルは一方向か両方向かです。
ラジアルが主で軽〜中程度なら深溝玉、アキシアルが大きければアンギュラ玉や円すいころ、ラジアルが大きければ円筒ころや自動調心ころ、と候補が絞られます。
計算で求めた荷重は、実際にはそのまま使いません。振動や衝撃で理論値より大きな力がかかるため、荷重係数を掛けて見積もります。
ジェイテクトの資料では、電動機や工作機械で1.0〜1.2、送風機やコンプレッサで1.2〜2.0、圧延機や建設機械で2.0〜3.0が目安として示されています。
回転速度と精度
軸受には形式と寸法ごとに許容回転速度があり、寸法表に記載されています。高速用途に多く使われるのは、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受です。許容回転速度は保持器の種類、荷重、潤滑方法でも変わるため、形式だけで判断しないようにします。
工作機械の主軸のように高い回転精度が要る箇所では、精度等級5級以上の軸受が使われます。軸受だけを高精度にしても、軸やハウジングの仕上がりが伴わなければ精度は出ません。はめあい部の寸法公差と幾何公差を合わせて指示することが前提になります。
軸の傾きと取付け・取外し
軸のたわみ、軸とハウジングの加工精度、取付けの誤差によって、内輪と外輪の間には傾きが生じます。許容できる傾きは、円筒ころ、円すいころ、深溝玉、自動調心ころ（玉）の順に大きくなります。
長い軸や、別々の架台にハウジングを載せる構造では、自動調心形が候補です。
定期点検で頻繁に分解する機械では、内輪と外輪を分離できる円筒ころ、針状ころ、円すいころが扱いやすくなります。
いちばん厳しい条件を1つ決めると、候補は2〜3形式に絞られます。
※NTN、ジェイテクトの技術資料の記述をもとに整理した目安です。形式を決めたあと、寿命計算と許容回転速度、静的な安全係数で寸法を確認します。
固定側と自由側を分ける
1本の軸は、ふつう2個以上の軸受で支えます。このとき片方を固定側として軸方向の位置を決め、もう片方を自由側として軸方向に動けるようにしておくのが基本です。
運転中の温度上昇で軸は伸びるため、両方を固定すると軸受に過大な力がかかり、早期損傷につながります。
固定側には、ラジアル荷重とアキシアル荷重の両方を受けられる深溝玉軸受や組合せアンギュラ玉軸受などを使います。自由側には、軌道面で軸方向に動ける円筒ころ軸受（NU形・N形）が適しています。
深溝玉軸受のような分離できない形式を自由側に使う場合は、外輪とハウジングをすきまばめにして、はめあい面で伸びを逃がします。
軸受の間隔が短く、伸びの影響が小さい場合は、固定側と自由側を区別しない使い方もあります。アンギュラ玉軸受や円すいころ軸受を2個向かい合わせ、ナットやシムで軸方向のすきまを調整する方法です。
荷重と寿命の考え方：基本定格寿命L10
形式が決まったら、次は大きさです。ここで使うのが寿命計算で、JIS B 1518（ISO 281に対応）に計算方法が定められています。
軸受は正常に使っていても、軌道面や転動面が繰り返し応力を受けて材料が疲れ、やがて表面がうろこ状にはがれます。これをフレーキング（はく離）と呼び、フレーキングが出るまでの総回転数が軸受の寿命です。
同じ軸受を同じ条件で回しても、寿命には大きなばらつきが出ます。
そこで統計的に定めたのが基本定格寿命（L10）です。一群の同じ軸受を同じ条件で個々に回転させたとき、その90％がフレーキングを起こさずに回転できる総回転数を指します。
言い換えると、10％の軸受はこの回転数に達する前に寿命を迎える計算です。
寸法表に載っている基本動定格荷重（C）は、100万回転の基本定格寿命が得られる、大きさと方向が一定の荷重です。ラジアル軸受では純ラジアル荷重で表し、Crと書きます。数字が大きいほど、同じ荷重で長くもつ軸受だと読めます。
カタログの値（C）と、自分で求める荷重（P）の比が寿命を決めます。
時間で表すと L10h ＝ 106 ÷（60 × n）×（C／P）p ［n：回転速度 min-1］
※動等価荷重は P＝X・Fr＋Y・Fa で求めます。係数X、Yは形式ごとに寸法表に記載されています。
荷重が増えると寿命はどれだけ縮むか
式の形から、寿命は荷重の3乗（ころ軸受は10/3乗）に反比例します。荷重が2倍になると、玉軸受の寿命は8分の1、ころ軸受では約10分の1です。荷重が2割増えるだけでも、寿命は玉軸受で約58％、ころ軸受で約54％まで短くなります。
逆に言えば、荷重の見積もりが少し甘いだけで計算寿命は大きく狂います。ベルトの張りすぎや芯ずれで余計な荷重がかかった軸受が早く傷むのは、この関係によるものです。
計算例（想定例）
数字を入れて確かめます。以下は説明のために置いた想定値で、特定の製品の値ではありません。基本動定格荷重Cが20,000Nの玉軸受に、2,000Nのラジアル荷重だけがかかり、毎分1,500回転で回るとします。
玉軸受、C＝20,000N、P＝2,000N、n＝1,500min-1 の場合です。
※アキシアル荷重がない純ラジアル荷重とし、補正係数はすべて1とした想定例です。実際の選定では荷重係数や動等価荷重の換算が加わります。
この条件での基本定格寿命は約11,100時間です。1日8時間・年250日の稼働なら年間2,000時間なので、5年半ほどに相当します。
20,000時間を求めるなら、基本動定格荷重が約24,300N以上の軸受に上げるか、荷重を下げる工夫が必要になります。
同じ C／P＝10 でも、ころ軸受なら指数が10/3になるため、計算寿命は約2,154（100万回転）、時間にして約23,900時間です。
なお、この計算式は荷重が極端に大きい場合には適用できないことがあります。
ラジアル軸受では、動等価荷重が基本静定格荷重か基本動定格荷重の半分のどちらかを超えると、接触面に有害な塑性変形が生じるおそれがあるためです。
必要寿命時間の目安
では何時間あれば十分なのか。これは機械の使われ方で決まります。ジェイテクトの資料は、寿命をむやみに長くとることは必ずしも経済的ではないとしたうえで、経験的に使われている目安を示しています。
止められない機械ほど、長い計算寿命を見込みます。
※ジェイテクト「軸受の寿命計算」表5-5（参考値）から抜粋。メーカーや資料によって区分と数値は多少異なります。
信頼度を上げたいときの補正
基本定格寿命は信頼度90％の値です。より高い信頼度で見積もりたいときは、信頼度係数a1を掛けます。
JIS B 1518:2013の値は、95％で0.64、99％で0.25です。先ほどの想定例で、ほかの補正を1としたまま信頼度を99％に上げると、約11,100時間は約2,780時間になります。
現在の規格では、潤滑剤の粘度や汚れ具合、材料の疲労限荷重までを一つの係数にまとめた修正定格寿命も定められています。
2007年にISO 281で規格化され、JIS B 1518は2013年に同じ内容へ改正されました。潤滑と清浄度が良ければ計算寿命は延び、悪ければ縮む、という実感に近い結果が出る計算方法です。
静止・低速・衝撃では静定格荷重を確認する
寿命計算は、回り続けることで生じる疲れを扱うものです。止まったまま大きな荷重を受ける場合や、ごく低速で衝撃がかかる場合には、別の見方が要ります。転動体と軌道面の接触部がへこみ、その後の回転が滑らかでなくなるからです。
この限界を表すのが基本静定格荷重（C0）です。
基準になるのは、最大荷重を受ける転動体と軌道の接触部中央の計算接触応力です。この応力が、ころ軸受で4,000MPa、玉軸受で4,200MPa（自動調心玉軸受は4,600MPa）になる静荷重と定義されています。
このときの永久変形量は、転動体の直径の約1万分の1です。
確認には安全係数（基本静定格荷重÷静等価荷重）を使います。
NTNの資料では、下限値の目安が用途別に示されています。通常の回転用途で玉軸受1・ころ軸受1.5、衝撃荷重を受ける用途で玉軸受1.5・ころ軸受3、静粛な回転が求められる用途で玉軸受2・ころ軸受3です。
止まった状態やごく低速で大きな荷重・衝撃を受ける箇所では、寿命計算で寸法を決めたあとに、この安全係数を満たしているかも確認します。
計算どおりにもたない理由と、選定後に効く要素
現場では、計算寿命よりずっと早く軸受が傷むことがあります。その多くは疲れによる寿命ではなく、焼付き、摩耗、割れ、さびといった「故障」です。
NTNの資料は、これらを寿命と区別したうえで、原因は選定の誤り、取付け不良、不適切な潤滑、不完全な密封にあると説明しています。
選定が終わったあとに寿命を左右する要素を挙げます。
- 潤滑：油の粘度が低すぎる、回転が極端に遅い、潤滑剤に異物や水分が混じる、といった条件では寿命が短くなる
- 内部すきま：すきまが大きすぎると寿命の短縮や振動の原因になり、予圧が大きすぎると摩擦が増えて焼付きにつながる
- 傾き：軸やハウジングの精度・剛性が足りず内輪と外輪が傾くと、通常の寿命計算式では扱えない荷重が加わる
- 温度：高温では材料の硬さが下がり、基本動定格荷重そのものが小さくなる
- 軸受の数：複数の軸受を使う軸では、全体としての寿命は最も短い軸受の寿命よりさらに短くなる
温度については、ジェイテクトの資料で、軸受温度150℃までは補正なし、175℃で0.95、200℃で0.90、250℃で0.75という温度係数が示されています。
軌道輪や転動体に広く使われる高炭素クロム軸受鋼は、焼入れ・焼戻しで硬くして使われています。高温で組織が変わって硬さが下がると、常温に戻っても元には戻りません。
軸受の数については、たとえば定格寿命が50,000時間と30,000時間のころ軸受2個で支える軸を考えます。メーカーの資料に示されている式（ころ軸受は指数9/8）で計算すると、全体の寿命は約20,000時間になります。
短いほうの30,000時間ではない点は、見落としやすいところです。
運転に入ってからは、計算寿命を頼りに一律で交換するか、状態を見て交換するかを決めることになります。
考え方は時間基準保全（TBM）と状態基準保全（CBM）の使い分けと同じで、止められない設備ほど状態の監視が有効です。軸受の傷は振動に表れやすく、設備の振動診断が兆候をつかむ代表的な手段になっています。
もう一つ、カタログの数字そのものも変わることがあります。
NSKは2024年7月、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、自動調心玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受の基本動定格荷重を一斉に改定したと発表しました。たとえばラジアルころ軸受では、基本定格寿命（計算寿命）が最大で2倍に延びるとしています。
NTNも、耐久試験データをもとに基本動定格荷重を見直したとしています。古い設計書の値をそのまま流用せず、選定時点の最新のカタログやメーカーの計算ツールで確認するのが確実です。
まとめ
- 転がり軸受は、転動体が玉かころか、荷重がラジアルかアキシアルかの2軸で整理できる
- 玉軸受は高速・低トルク・静かさ、ころ軸受は負荷能力と剛性に強みがある
- 形式は荷重の向き、速度、軸の傾き、剛性から絞り、固定側と自由側を分けて配置する
- 寸法は基本定格寿命L10＝（C／P）のp乗で決める。指数は玉軸受3、ころ軸受10/3で、荷重が2倍になると寿命は約8〜10分の1になる
- 静止・衝撃には基本静定格荷重と安全係数で備え、潤滑・すきま・取付けが計算寿命を実現する前提になる
軸受の選定は、カタログの数字を読む作業であると同時に、機械がどう使われるかを具体的に想像する作業でもあります。関連する職種は機械設計や設備保全で、設計で選んだ軸受を現場が長く使えるかどうかは、両者の情報のやり取りに左右されます。
軸受をはじめとする部品メーカーの市場や企業の動きは、機械要素部品の業種ページから関連記事もあわせてご覧ください。
出典
出典・参考資料（13件）を開く出典・参考資料を閉じる
- 転がり軸受の構造・分類・各形式の特徴：NTN「転がり軸受総合カタログ」解説 1. 転がり軸受の分類と特徴
- 選定手順の考え方：ジェイテクト「ベアリングの基礎知識 軸受選定の概要」
- 選定の流れ、形式選定の観点、固定側・自由側：NTN「転がり軸受総合カタログ」解説 2. 軸受の選定
- 基本定格寿命・基本動定格荷重の定義、寿命計算式、信頼度係数、基本静定格荷重、安全係数：NTN「転がり軸受総合カタログ」解説 3. 定格荷重と寿命
- ラジアル負荷能力・許容調心角の順序、高速用途の形式：ジェイテクト「ベアリングの基礎知識 軸受形式の選定」
- 固定側軸受と自由側軸受の適用形式：ジェイテクト「ベアリングの基礎知識 軸受配列の選定」
- 寿命計算式（JIS B 1518:2013）、温度係数、必要寿命時間、複数個の軸受のシステム寿命：ジェイテクト「ベアリングの基礎知識 軸受の寿命計算」
- 荷重係数：ジェイテクト「ベアリングの基礎知識 軸受に作用する荷重の計算」
- 動等価荷重：ジェイテクト「ベアリングの基礎知識 動等価荷重」
- 基本静定格荷重、安全係数：ジェイテクト「ベアリングの基礎知識 基本静定格荷重と静等価荷重」
- 軸受鋼の熱処理：ジェイテクト「ベアリングの基礎知識 軌道輪と転動体の材料」
- アンギュラ玉軸受の接触角と負荷能力：ジェイテクト「よくあるご質問 アンギュラ玉軸受」
- 基本動定格荷重の改定：日本精工（NSK）プレスリリース「転がり軸受の基本定格寿命（計算寿命）を延長」（2024年7月1日）
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