荷重伝達: 偏心ブッシングから可動コーンへの回転力を伝達し、破砕時の同期動作を確保します。また、可動コーンからの軸方向荷重をメインシャフトに分散し、接続部への応力集中を防止します。
アライメント補正: 製造公差や動作摩耗によるメインシャフトと可動コーン間のわずかなずれ(最大 0.1 んん)を許容し、振動を減らしてコンポーネントの寿命を延ばします。
摩耗保護: 交換可能な仲介物として機能し、メインシャフトと可動コーンが直接接触するのを防ぎ、これらの高価な部品の摩耗を最小限に抑えます。
組み立ての促進: 標準化された接続インターフェースを提供することで、可動コーンの取り付けと交換を簡素化し、メンテナンス時間を短縮します。
リング本体高強度合金鋼(例:40CrNiMoA)または中炭素鋼(45#)製の一体鍛造品または鋳造品で、外径は300mmから1200mmです。肉厚は20~50mmで、内径は主軸に合わせてテーパー加工されています。
テーパー状の内面: 精密機械加工された円錐面(テーパー比1:10~1:20)がメインシャフトのテーパー端と嵌合し、0.02~0.05mmのタイトな締まりばめにより、滑りのないトルク伝達を実現します。表面粗さはRa0.8~1.6μmです。
外ねじ/フランジ: 可動コーンに接続する上端の外部ねじセクションまたはラジアルフランジ。確実な固定のために、ねじクラス 6g またはフランジの平面度 (≤0.05 んん/m) を備えています。
キー溝/キーシート: 内面に縦方向に溝または凹部を設け、キーを差し込むことで、アダプターリングとメインシャフト間のトルク伝達を向上させます。キー溝の寸法はISO 4156規格に準拠しています(例:幅公差H9)。
潤滑溝: テーパー状の内面に円周方向の溝を設け、組立・分解時に潤滑剤を分配し、リングの取り付け・取り外し時の摩擦を軽減します。
ショルダー下端にラジアル段差を設け、軸方向の動きを制限し、アダプターリングがメインシャフトに正しく配置されるようにします。ショルダー部は、内側テーパー部に対して直角度公差(≤0.03 んん/100 んん)を有します。
マーキング溝: 高速動作に不可欠な、バランスの取れた組み立ての方向や重量を示す小さなくぼみまたはレーザーエッチングされたマーク。
材料の選択:
合金鋼(40CrNiMoA)大型破砕機に適した鋼種で、引張強度980MPa以上、降伏強度835MPa以上、衝撃靭性60J/cm²以上を備えています。化学組成:C 0.37~0.44%、Cr 0.6~0.9%、ニ 1.2~1.6%、モ 0.15~0.25%。
中炭素鋼(45#): 引張強度が600MPa以上、降伏強度が355MPa以上の小型リングに使用されます。
鍛造:
鋼ビレットは 1150 ~ 1200°C に加熱され、オープンダイ鍛造を使用して円筒形または円錐形のプリフォームに鍛造され、結晶構造が微細化され、機械的特性が向上します。
据え込み加工とピアシング加工により中空の中心部分が作られ、外径とテーパーが大まかに成形されます。
熱処理:
焼入れと焼戻し: 鍛造ブランクは 820 ~ 860°C に加熱され、油で焼き入れされ、その後 500 ~ 600°C で 4 ~ 6 時間焼き戻しが行われ、強度と機械加工性のバランスが取れた硬度 HRC 28 ~ 35 が達成されます。
ストレス解消: 荒加工後、低温焼鈍(300~350℃、2時間)により鍛造および機械加工による残留応力を除去します。
鋳造(小型リング用):
少量生産には、樹脂結合鋳型を用いた砂型鋳造が用いられます。溶鋼を1500~1550℃で鋳造し、その後、焼ならし処理を行って微細組織を微細化します。
荒加工:
鍛造または鋳造されたブランクを CNC 旋盤に取り付け、外径、内側テーパー(1 ~ 2 んん の余裕を残す)、および肩を寸法公差(±0.5 んん)で加工します。
精密機械加工:
テーパー状の内面CNCテーパーグラインダーを用いて、規定のテーパー比(公差±0.01 んん/m)と表面粗さRa0.8 μmを実現するように研磨加工を施しています。真円度は0.01 mm以下に抑えられています。
外ねじ/フランジ: ねじは CNC ねじ旋盤 (許容差 6g) を使用して切断され、フランジは平坦度 (≤0.05 んん/m) および垂直度 (≤0.03 んん/100 んん) に研磨されます。
キーウェイ: 幅公差 H9、深さ公差 (±0.1 んん) の CNC フライス盤を使用してフライス加工し、適切なキーフィットを保証します。
潤滑溝加工:
溝は、正確な深さ (0.5 ~ 1 んん) と間隔 (50 ~ 100 んん) で内側テーパーに旋削またはフライス加工され、潤滑剤の分散を容易にします。
表面処理:
外面はスケールを除去するためにショットブラスト処理され、その後防錆油または塗料でコーティングされます。内側のテーパー面には、組み立て時の潤滑性を向上させるためにリン酸塩コーティングが施される場合があります。
材料試験:
化学組成分析(分光分析)により、合金の適合性を検証します(例:40CrNiMoA)。
鍛造サンプルの引張試験および衝撃試験により、機械的特性(引張強度 ≥ 980 MPa、衝撃エネルギー ≥ 60 J)が確認されます。
寸法精度チェック:
座標測定機 (CMM) は、テーパー比、内径/外径、キー溝の寸法を検査し、許容差への準拠を確認します。
テーパーゲージとダイヤルインジケータは、内部テーパーが設計仕様に準拠しているかどうかを確認します。
非破壊検査(非破壊検査):
超音波検査(ユタ州)によりリング本体の内部欠陥を検出し、φ2 mm以下の亀裂や介在物は排除されます。
磁性粒子試験 (MPT) では、ねじ山、キー溝、肩部の表面亀裂が検査され、0.5 んん 未満の線状欠陥があると不合格となります。
機械性能試験:
トルクテスト: リングはテストシャフトに組み立てられ、滑りや変形が起こらないように定格トルクの 120% を加えられます。
疲労試験: サンプルは降伏強度の 70% で周期的な荷重 (10⁶ サイクル) を受け、疲労破壊に対する耐性が確認されます。
アセンブリ検証:
メイン シャフトと可動コーンを使用した試作組み立てにより、適切なフィットが確認されます。リングは拘束されることなく完全に固定され、テスト負荷下でもトルク伝達はスムーズです。