動力伝達モーターの高速回転(電気モーターの場合は通常 1450 回転数)をブルギアに必要な低速、高トルクの動きに変換し、可動コーンの振動運動を駆動します。
トルク増幅: 減速機(ギア比 5:1 ~ 8:1)として機能し、トルクを増大させて、破砕機が花崗岩や玄武岩などの硬い材料を処理できるようにします。
精密メッシュ:ブルギアとの安定した噛み合いを維持してスムーズな操作を実現し、破砕時の振動や騒音を低減します。
ギアの歯外歯インボリュート歯(モジュール6~16、クラッシャーのサイズにより異なる)は圧力角20°で、ブルギアと噛み合うように設計されています。歯底には応力集中を軽減するためのフィレットRが歯形に施されています。
シャフト本体ギアと一体化した円筒形のシャフトで、一方の端はカップリング(フレキシブルカップリングや流体カップリングなど)を介してモーターに接続され、もう一方の端はベアリング(ローラーベアリングまたはボールベアリング)によって支持されます。シャフト径は50mmから300mmまでで、トルク伝達用のキー溝またはスプラインが設けられています。
ベアリングジャーナル: ベアリングが取り付けられるシャフト上の精密機械加工された円筒形セクション。厳しい公差 (IT5~IT6) で、スムーズな回転と最小限の振れを保証します。
肩または襟: ベアリングを位置決めし、動作中に軸方向の動きを防止するシャフト上の軸方向突起。
潤滑穴: ギアの歯とベアリングジャーナルにつながる小さなドリル穴からオイルやグリースが供給され、摩擦と摩耗を軽減します。
キー溝またはスプライン: シャフト端のスロットまたは一連の隆起がモーターのカップリングとかみ合い、滑りのないトルク伝達を保証します。
材料の選択:
繰返し荷重に耐えるために、引張強度 ≥ 800 MPa、衝撃靭性 ≥ 60 J/cm² を備えた高強度合金鋳鋼 (ZG40CrNiMo) が推奨されます。
パターンメイキング:
ギアの歯、シャフト、ジャーナルを再現した実物大のフォームまたは木型を作成します。冷却収縮を考慮して、収縮率(2~2.5%)を加算します。
成形:
模型の周囲に樹脂結合砂型を成形し、必要に応じて中空シャフト用の砂型を装着します。鋳型キャビティは耐火性塗膜でコーティングされ、滑らかな表面を確保します。
溶かして注ぐ:
合金は電気アーク炉で1550〜1600℃で溶解され、化学組成はC 0.38〜0.45%、Cr 0.8〜1.1%、ニ 1.2〜1.5%、モ 0.2〜0.3%に制御されます。
注湯は、乱流を最小限に抑え、鋳型への完全な充填を確実にするために、底注湯取鍋を使用して 1500 ~ 1530°C で実行されます。
冷却とシェイクアウト:
鋳物は熱応力を軽減するため、鋳型内で48~72時間冷却され、その後振動によって除去されます。残留砂はショットブラストで除去されます。
熱処理:
焼準(880〜920℃、空冷)により結晶構造が微細化され、その後の焼戻し(600〜650℃)により硬度が220〜250 HBWに達し、加工性が向上します。
鋳造検査:
目視検査と浸透探傷試験 (二回経口投与) により、表面のひび割れや気孔の有無を確認します。
超音波検査(ユタ州)は、厳しい制限内で内部欠陥を検出します(ギアの歯またはシャフトコアにφ2 mm未満の欠陥はありません)。
鍛造:
鋼ビレット(40CrNiMoA)を1100~1200℃に加熱し、油圧プレスを使用してシャフトギアの大まかな形状に鍛造し、結晶粒の流れと機械的特性を改善します。
荒加工:
鍛造ブランクをCNC旋盤で旋削し、シャフトの外径、肩部、ベアリングジャーナルを2~3mmの仕上げ代を残して加工します。
歯車の歯はホブ盤で荒削りし、仕上げ代は0.5mmにします。
熱処理:
浸炭処理:ギアの歯とシャフトの表面を900〜930℃で6〜10時間浸炭処理し、硬い層(厚さ0.8〜1.2mm)を形成して耐摩耗性を高めます。
焼入れと焼戻し:油中で 850 ~ 880°C に焼入れし、その後 180 ~ 200°C で焼戻し、表面硬度 HRC 58 ~ 62 (歯)、コア硬度 HRC 30 ~ 35 (シャフト) を実現します。
仕上げ加工:
ギアの歯はギアグラインダーを使用して AGMA 7~8 の精度で研磨され、歯形偏差は ≤0.015 んん、表面粗さは ラ0.8 μm です。
ベアリングジャーナルは IT5 公差で精密研磨されており、真円度 ≤0.005 んん、表面粗さ ラ0.4 μm で、スムーズなベアリング動作を保証します。
キー溝またはスプラインは、確実なカップリング噛み合いを実現するために、厳しい公差(幅 ± 0.01 んん)でブローチ加工されています。
バリ取りと研磨:
歯のエッジは、応力の集中を防ぐためにブラシまたは研磨ホイールを使用してバリ取りされます。
給油穴は、油の流れを妨げないように皿穴加工され、研磨されています。
材料検証:
化学分析(分光分析法)により合金の組成を確認します(例:40CrNiMoA:C 0.37〜0.44%、ニ 1.25〜1.65%、モ 0.15〜0.25%)。
鍛造サンプルの引張試験により、降伏強度 (≥835 MPa) と伸び (≥12%) が検証されます。
寸法精度チェック:
座標測定機 (CMM) は、ギアのパラメータ、ピッチ誤差 (≤0.02 んん)、歯厚 (±0.01 んん)、およびシャフトの振れ (≤0.02 んん) を検査します。
ダイヤルインジケータを使用して、ベアリングジャーナルとギア軸の同心度(≤0.01 んん)がチェックされます。
硬度および微細構造試験:
歯の表面硬度はロックウェル試験機を使用して測定されます(HRC 58〜62 必要)。
金属組織分析により、浸炭層の深さが均一であり、過剰な残留オーステナイトがないことが保証されます。
動的パフォーマンステスト:
噛み合いテスト: ピニオンをテスト装置でブルギアとペアにして、騒音 (定格速度で≤80 デシベル) と振動 (≤0.05 んん/s) を測定します。
過負荷テスト: 歯の変形やベアリングの過熱をチェックするために、定格トルクの 120% で 2 時間動作させます。
非破壊検査(非破壊検査):
磁性粒子検査 (MPT) は、歯、シャフトの肩部、キー溝の表面の亀裂を検出します。
超音波探傷試験(ユタ州)によりシャフトコアの内部欠陥を検査します(欠陥なし >φ2 んん)。
最終検査:
承認前に、材料証明書や寸法記録を含むテストレポートの完全な監査が行われます。
ピニオンにはトレーサビリティのため品番、硬度、検査日が刻印されています。