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干渉嵌合は、圧入または摩擦嵌合とも呼ばれ、2つのぴったり合う部品間の締結形式であり、部品が押し合わされた後に摩擦によって接合部が保持されます。 [1]
干渉量に応じて、部品はハンマーで叩いて接合するか、油圧プレスを使用して押し付けて接合します。接合中に損傷を受けてはならない重要な部品は、取り付け前に室温より大幅に低い温度に冷却して、部品の 1 つを収縮させることもあります。この方法により、部品を無理なく接合でき、部品が常温に戻ったときに収縮嵌め干渉が発生します。干渉嵌めは、航空機の留め具でジョイントの 疲労寿命を延ばすためによく使用されます。
これらのはめあいは、シャフトと穴のアセンブリにも適用できますが、ベアリング ハウジングまたはベアリング シャフトのアセンブリに使用されることの方が多いです。これは「圧入」取り付けと呼ばれます。
フィット感の強さ
はめあいの強度は、干渉量、すなわち許容差（公称サイズからの計画差）によって制御されます。ゆるいはめあい、軽い干渉はめあい、干渉はめあいなど、さまざまなはめあいの強度をもたらす許容差を計算する公式[2]が存在します。許容差の値は、使用されている材料、部品の大きさ、および必要な密着度によって異なります。このような値は、多くの標準的な用途で過去にすでに算出されており、エンジニアは表の形で利用できるため、再度導出する必要がありません。
たとえば、303ステンレス鋼で作られた 10 mm (0.394 インチ) のシャフトは、3～10 μm (0.00012～0.00039 インチ)の許容差でタイトフィット を形成します。ボア径がロッドより 12～20 μm (0.00047～0.00079 インチ) 広い場合、またはロッドが 指定されたボア径より 12～20 μm 小さく作られている場合、滑りフィットを形成できます。[引用が必要]例:
直径 1 インチあたりの許容差は通常 0.001 ～ 0.0025 インチ (0.0254 ～ 0.0635 mm) (0.1 ～ 0.25%) の範囲で、0.0015 インチ (0.0381 mm) (0.15%) が妥当な平均値です。通常、直径が大きくなるにつれてインチあたりの許容差は小さくなります。したがって、直径 2 インチ (50.8 mm) の場合の合計許容差は 0.004 インチ (0.1016 mm)、0.2% になる場合がありますが、直径 8 インチ (203.2 mm) の場合、合計許容差は 0.009 または 0.010 インチ (0.2286 または 0.2540 mm)、つまり 0.11 ～ 0.12% を超えることはありません。強制嵌合で組み立てられる部品は通常は円筒形ですが、わずかにテーパーが付けられる場合もあります。テーパー形状の利点は、嵌合面の摩耗の可能性が低減すること、組み立て時に必要な圧力が少ないこと、交換が必要な場合に部品をより簡単に分離できることである。一方、テーパー嵌合は信頼性が低く、緩んだ場合、嵌合全体が自由になり、軸方向の動きがほとんどなくなる。摩耗の傾向を減らすために、組み立て前にピンと穴に、白鉛 とラード油を塗料の粘度に混ぜた潤滑剤を塗布する必要がある。[引用が必要] [3]
組み立て
大きめのシャフトを小さめの穴に組み込むには、力と熱膨張または収縮の 2 つの基本的な方法があり、これらを組み合わせて使用されることもあります。
力
力によって作り出される干渉嵌め合いを説明するために使用される用語は少なくとも3つあります。圧入、摩擦嵌め合い、油圧膨張です。[4] [5]
プレスフィットは、非常に大きな力で部品をプレスできるプレスで実現されます。プレスは通常油圧式ですが、小型の手動プレス (アーバー プレスなど) は、ジャック スクリューによって提供される機械的利点、またはラックとピニオンを駆動するギア減速によって作動する場合があります。油圧プレスで適用される力は、最小の部品の場合は数ポンド、最大の部品の場合は数百トンに及ぶ場合があります。
シャフトと穴のエッジは面取りされています。面取りはプレス動作のガイドとなり、穴の周囲に力を均等に分散し、圧縮が一度にではなく徐々に行われるようにします。これにより、プレス動作がよりスムーズになり、制御が容易になり、必要な電力が少なくなり (どの瞬間にも必要な力が少なくなります)、シャフトを押し込む穴と平行に揃えやすくなります。鉄道の輪軸の場合、車輪は力で 車軸に押し付けられます。
熱膨張または収縮
ほとんどの材料は、加熱すると膨張し、冷却すると収縮します。外装部品は加熱され (トーチやガスオーブンなどを使用)、熱いうちに所定の位置に組み立てられ、その後冷却されて収縮し、互いの干渉による圧縮を除いて元のサイズに戻ります。これは、焼きばめとも呼ばれます。鉄道の車軸、車輪、タイヤは通常この方法で組み立てられます。あるいは、外装部品を組み立て前に冷却し、合わせ部品に簡単に滑り込ませることもできます。温まると膨張して干渉します。多くの場合、冷却は加熱よりも材料特性が変化する可能性が低いため、好まれます。たとえば、硬化したギアをシャフトに組み立てる場合、ギアを過度に加熱して焼き入れするリスクがあります。
参照
- エンジニアリングフィット – エンジニアリングにおける幾何学的寸法と許容差
- 工学的許容範囲 – 工学上の許容範囲
- フォームフィット接続
- スプリングピン – 2つ以上の部品の位置を互いに固定する機械的な留め具
- トレランスリング – 摩擦ファスナーとして部品間に圧入された放射状のスプリングシム
参考文献
- ^ アラン・O・レベック（1991年）。メカニカルフェイスシールの原理と設計。ワイリー・インターサイエンス。232ページ。ISBN 978-0-471-51533-3。
- ^ 「プレスフィットエンジニアリングおよび設計計算機」www.engineersedge.com 。 2017年2月22日閲覧。
- ^ 機械ハンドブック第27版
- ^ Heinz P. Bloch (1998)。機械の信頼性の向上（第3版）。Gulf Professional Publishing。p. 216。ISBN 978-0-88415-661-1。
- ^ 「カップリングの設計と選択」。2009年9月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年1月30日閲覧。
外部リンク
- 干渉嵌合の図
- 干渉嵌合 - シャフトおよびハウジングのベアリングに干渉嵌合を使用する場合のクリアランスの減少を計算するための公式