コーンクラッシャーメインシャフトスリーブ

コーンクラッシャーのメインシャフトスリーブ部品の詳細な紹介

1. メインシャフトスリーブの機能と役割

• ラジアルサポート: 高速回転時に主軸を安定させ、偏心スリーブとの同心度を確保してぐらつきを防止します。

• 摩擦軽減回転する主軸と固定または半固定部品との間の耐摩耗性インターフェースとして機能し、金属同士の接触を最小限に抑えます。

• 負荷分散: 破砕時に発生するラジアル力を吸収し、メインシャフトを過度のストレスや早期故障から保護します。

• 潤滑保持: スリーブとシャフトの隙間に潤滑剤を封入し、流体力学的な油膜を維持してスムーズな動作を実現します。

2. メインシャフトスリーブの構成と構造

• スリーブ本体：コアとなる円筒状の構造物。通常は高強度鋳青銅（例：CuSn10Pb1）または耐摩耗性表面処理を施した合金鋼（42CrMo）で作られています。長さと厚さは、主軸の直径と負荷要件に合わせて、破砕機のモデルによって異なります。
• 内径: 精密機械加工された中央の穴で、主軸に0.1～0.3mmのクリアランスで嵌合し、潤滑油膜を維持しながら回転します。潤滑油の分散性を高めるため、螺旋状の溝やオイルポケットが設けられる場合もあります。
• 外面: 偏心スリーブまたはフレームにしっかりとフィットするように機械加工されており、多くの場合、干渉フィットのテーパー プロファイル (1:10 または 1:20) が採用され、負荷がかかった状態での相対的な動きを防止します。
• 潤滑チャネル: スリーブに軸方向または放射状の穴が開けられており、メイン潤滑システムから内部の穴にオイルを送り、シャフトとスリーブのインターフェースでの継続的な潤滑を確保します。
• フランジまたはカラー（一部のデザイン）: スリーブを軸方向に配置するための一端の放射状突起で、動作中の軸方向の変位を防止します。
• 摩耗インジケーター溝: 内径の浅い円周溝が摩耗レベルを視覚的に示します。溝が摩耗した場合は、スリーブを交換する必要があります。

3. スリーブ本体の鋳造工程

1. 材料の選択リン青銅（CuSn10Pb1）は、耐摩耗性、熱伝導性、鋼シャフトとの適合性に優れているため、好まれています。10%の錫（スン）、1%の鉛（鉛）、そして残りは銅（銅）で構成されており、最適な切削性を実現します。
2. パターンメイキングスリーブの内径、外面、潤滑チャネルなど、スリーブの形状を再現するために、金属またはワックスの型紙が作成されます。精密鋳造（複雑な設計に使用）の場合は、ワックスの型紙をスプルーに取り付けます。
3. 成形：

• 砂鋳造の場合: パターンの周囲に樹脂結合砂型が形成され、内部の穴を形成するコアが形成されます。

• インベストメント鋳造の場合: ワックスパターンをセラミックスラリーでコーティングし、乾燥させてシェルを形成し、溶かして中空のセラミック鋳型を残します。

4. 溶かして注ぐ青銅は誘導炉で1080～1120℃で溶解されます。溶融金属は重力または圧力によって鋳型に流し込まれ、薄肉部（フランジエッジなど）が完全に充填されます。
5. 冷却とシェイクアウト鋳物は室温まで冷却され、その後鋳型から取り出されます。砂型鋳造の場合は、残留砂を除去するためにショットブラスト処理が施されます。精密鋳造の場合は、振動またはウォータージェットによってセラミックシェルが除去されます。
6. 熱処理: 青銅スリーブは、600～650℃で1～2時間焼鈍され、その後空冷されて内部応力が緩和され、加工性が向上します。
7. 鋳造検査表面欠陥（気孔、ひび割れ、充填不良）を目視で確認します。超音波探傷（ユタ州）により内部欠陥を検出し、重要な荷重支持部においてφ1mmを超える欠陥がないことを確認します。

4. 機械加工および製造プロセス

1. 荒加工：

• 外面とフランジ（存在する場合）を旋削して余分な材料を除去し、0.5～1 mmの仕上げ代を残します。

• 内径は大まかにドリルで穴あけされ、リーマで大まかなサイズに仕上げられ、潤滑チャネルの穴の初期機械加工が行われます。

2. 仕上げ加工：

• 内径：IT6公差を達成するよう精密ホーニング加工を施し、表面粗さはRa0.4～0.8μmで摩擦を低減します。必要に応じて、CNC旋盤と溝入れ工具を用いて螺旋溝を切削します。溝の深さとピッチは±0.02mmに制御されます。

• 外面：設計に応じてテーパー面または円筒面（IT7公差）に研磨され、偏心スリーブとの密着性を確保します。テーパー面はテーパーゲージを用いて検査されます。

• 潤滑チャネル: 破砕機の潤滑システムに接続するために穴あけとタップ加工が施され、油の流れが妨げられないようにエッジがバリ取りされています。

3. 表面処理：

• 耐摩耗性を高めるために、内径に固体潤滑剤（二硫化モリブデンなど）をコーティングしたり、硬質クロム（厚さ 5～10 μm）を電気メッキしたりすることができます。

• 外面はバリを除去し、嵌合部品との適切な干渉嵌合を確保するために研磨されています。

4. 組み立て準備：

• スリーブを加熱（200～300℃）して外径を拡張し、偏心スリーブに圧入（焼きばめ）します。

• 冷却後、隙間ゲージを使用してメインシャフトとの内部ボアのクリアランスを測定し、仕様（0.1～0.3 んん）を満たしていることを確認します。

5. 品質管理プロセス

1. 材料検証分光分析により、青銅の組成（銅：88～90%、スン：9～11%、鉛：0.5～1.5%）が確認されました。硬度試験（80～100 HBW）により、材料特性が基準を満たしていることを確認しました。
2. 寸法精度チェック：

• 座標測定機 (CMM) は、内径、外径、テーパー角度、溝の寸法を検証します。

• 内径の真円度は真円度計で測定され、偏差は 0.005 んん 以下である必要があります。

3. 表面品質検査：

• 内径表面粗さはプロファイロメーターで検査され、ラ≤0.8μmであることを確認します。

• 目視検査および浸透探傷検査 (二回経口投与) により、重要な表面のひび割れや傷を検出します。

4. 機能テスト：

• クリアランスの検証: スリーブをテスト シャフトに試着し、ラジアル クリアランスが設計範囲内であることを確認します。

• 潤滑フローテスト: オイルがチャネルを通じてポンプされ、内部のボア溝への流れが妨げられないようにします。

5. 耐摩耗性試験：

• サンプルスリーブは、シミュレートされた荷重および速度条件下で加速摩耗テストを受け、摩耗率が ≤0.01 んん/100 時間であることを確認します。