18 歯スプロケット: 歯数が速度、トルク、チェーンドライブの選択に与える影響

18 歯のスプロケットは、ほとんどのドライブ設計者が通常の作業選択として扱う最小の歯数です。約 17 歯以下では、騒音、振動、ローラーの摩耗が急速に増加します。 18 に設定すると、そうした不利益を受けることなく、コンパクトなピッチ直径を維持できます。このバランスが、オートバイのファイナル ドライブ、シングルスピード自転車、梱包用コンベア、ポンプ ドライブなどで同じカウントが発生する理由です。 18 歯への変更、または 18 歯からの変更を検討している場合、実際的な問題は常に同じです。1 つの歯が速度、トルク、チェーンの寿命にどのような影響を与えるかということです。

簡単に言うと、これほど小さいスプロケットでは、1 つの歯によって駆動比がおよそ 5 ～ 6% 移動します。これはマシンで感じるには十分ですが、ドライブトレインの他の場所に変更を強制するほど十分であることはほとんどありません。このガイドの残りの部分では、その番号の背後にある形状、実際に使用するチェーンにスプロケットを合わせる方法、長持ちするスプロケットとフックやスキップするスプロケットを区別するチェックリストについて説明します。

18 歯スプロケットの定義

歯数とチェーンのピッチによってスプロケットのサイズが決まります。ピッチ直径は、チェーンのピッチを sin(180°/N) で割った値に等しくなります。歯が 18 個の場合、分母は sin 10°、約 0.1736 であるため、ピッチ直径はピッチの約 5.76 倍になります。したがって、ANSI #40 などの 0.5 インチ ピッチ チェーン用の 18 歯スプロケットは、ピッチ円全体の寸法が約 2.88 インチ (73 mm) で、外径はローラーを通過できるようにわずかに大きくなります。

標準はその他すべてを定義します。 ANSI/ASME B29.1 は米国の歯の形状を規定し、ISO 606 および DIN 8187/8188 はヨーロッパの形状を規定し、中国の GB 規格は両方を反映しています。形状は互換性がありません。同じ 12.7 mm ピッチでも、ANSI #40 と英国規格 08B チェーンは異なるローラー直径とプレート厚を使用しているため、一方のシリーズ用にプロファイルされたスプロケットは、もう一方のシリーズからチェーンを損傷します。ハブのスタイルは個別に決定されます。プレーン プレート、セット スクリューでハブ加工、またはテーパー ブッシュ用の穴開け加工などです。小型のスプロケットでは、ハブの全体の直径が歯そのものよりも大きくなることがよくあります。

18 歯が実際的なスイートスポットである理由

チェーンメーカーは最小歯数について直接述べています。低速で軽負荷のドライブでは 12 歯が許容される下限であり、中程度の速度と負荷では約 17 歯が推奨最小値であり、高速デューティでは 21 以上が推奨されます。 18 歯のスプロケットは、推奨バンドのすぐ内側に位置します。これが、まさにこれが、ペアの小さいホイールの一般的なデフォルトである理由です。

工学的な理由は、和音の動きにあります。チェーンは滑らかな円の上を走るわけではありません。ローラーは歯をまたいで橋を架け、各ローラーが着座するたびにわずかに上下します。速度変動はおよそ 1 - cos(180°/N) となり、各ローラーはスプロケットに巻き付くたびに 360°/N まで関節運動します。関節が鋭くなると、ピンとブッシュの摩耗が早くなります。そのため、非常に小さなスプロケットでは、破損する前にチェーンの寿命が短くなります。

また、小さなスプロケットは、伝達される荷重を分担する歯の数が少ないため、各歯にさらに強く作用します。そのため、この範囲で適切に製造されたスプロケットには、高周波焼き入れまたは貫通焼き入れされた歯が付いています。同じ論理がテンショナー アイドラーにも当てはまります。テンショナー アイドラーの歯数を 17 以上にして、緩み側に保つようにしてください。そうしないと、アイドラーがドライブ自体よりも早くチェーンを摩耗させてしまいます。

1 つの歯で何が変わるか: レシオ、トルク、チェーンの引き

ドライブ比は、ドリブン歯をドライバー歯で割ったものであるため、小さなスプロケットでは各歯により多くの重量がかかります。自転車やオートバイの 19 歯リア スプロケットを 18 歯に交換すると (典型的な 1 歯の交換です)、ギアの高さが約 5.6% 高くなります。同じペダリングまたはエンジン速度での道路速度は同様のマージンで上昇し、加速度はほぼ同じ量だけ低下し、ギアボックスから駆動される速度計の読み取り値は約 5% 低くなります。逆に、17 歯ドライバーが取り付けられていた場所に 18 歯ドライバーを取り付けると、ギアリングが約 5.6% 短縮され、出力でのトルク増大が増加します。

歯数によってチェーンの引きも変化しますが、比率だけでは隠されています。チェーンの張力は、シャフトのトルクをピッチ半径で割った値に等しいため、ドライバーが小さいほど、同じトルクに対してチェーンにかかる負荷が大きくなります。 20 歯のドライバーを 18 歯のドライバーに交換すると、作動中のチェーンの張力は約 11 パーセント上昇します。通常、これが、スプロケットではなくチェーンが脆弱な部分になる前にドライバーが縮めることができる距離の実際の限界です。

スプロケットとチェーンのマッチング

歯の形状はチェーン シリーズに従っているため、18 歯スプロケットを注文する際の最初のステップは、スプロケットではなくチェーンを識別することです。チェーンのピッチ、ローラ径、規格を確認してください。ドライブが A シリーズ ショートピッチ精密ローラー チェーン (ほとんどのカタログの ANSI ファミリ側) を使用する場合、相手スプロケットは A シリーズ ローラー シートとプレートの厚さに合わせてプロファイルする必要があります。

Aシリーズ ショートピッチ精密ローラチェーン 多くのドライブで使用される A シリーズ ANSI ファミリ ローラー チェーン。チェーンのシリーズ、ピッチ、ローラー直径を特定することは、正しいプロファイルの相手スプロケットを注文する前の最初のステップです。 製品を見る→

ヨーロッパの機械で一般的な英国規格ファミリーである B シリーズ チェーンは、一見するとほぼ同じに見えますが、同じピッチでより大きなローラーと異なるプレート寸法を使用しているため、独自の歯形と独自のスプロケットが必要です。

Bシリーズ ショートピッチ精密ローラチェーン 英国規格のBシリーズチェーンは、同じピッチでもローラーが大きく、プレート寸法がAシリーズと異なるため、独自の歯形と専用スプロケットが必要です。 製品を見る→

次に決めるのは素材です。ほとんどの密閉型屋内ドライブは、硬化炭素鋼でカバーされています。食品ライン、洗浄エリア、海洋設備、および化学工場では、ステンレス鋼 (汎用グレードとして SS304、塩化物が存在する場合には SS316) が必要です。理想的には、ドライブ全体が同じ速度で摩耗するように、ステンレス チェーンに対してステンレス スプロケットを使用します。スプロケットとは関係のないことですが、スプロケットが原因であることがよくあります。チェーンをコネクティングリンクで結合できるかどうかは、チェーンの総ピッチ数に依存するため、可能な限りチェーンを偶数のピッチ数になるように切断してください。

18 歯スプロケットが登場する場所

二輪車では、18 歯は、少しの加速と引き換えに穏やかな巡航速度を求めるライダーにとって一般的な数です (上記と同じ 1 歯のトレードオフ)。428、520、525、530 などのピッチ シリーズは、産業用ドライブでの #40 や 08B と同じ役割を果たします。

工場では、包装機、瓶詰めライン、バケットエレベータ、中型コンベアなどに供給するギアモーター出力に 18 歯ドライバーが使用されるのが一般的で、スペースを無駄にすることなく有効な初期削減を実現します。食品、製薬、廃水施設では、ドライブが毎日の洗浄に耐えられるよう、同じ歯数のステンレス鋼が機械加工されています。これらの選択の背後にある完全な比率とトルクの計算については、当社のガイドを参照してください。 18 歯のスプロケットが速度とトルクに与える影響 数字を段階的に調べていきます。

選択と交換のチェックリスト

18 歯スプロケットを注文または交換する前に、次のリストをよく読んでください。

1. まずチェーンのピッチ、シリーズ、規格を特定し、それからそれに適合するスプロケットを注文します。その逆は決してしないでください。
2. ご注文前に軸に対する穴、キー溝、取付形式（止めねじハブ、下穴、テーパブッシュ）をご確認ください。
3. 実際の負荷がかかったドライバーには硬化した歯を要求します。歯数が 18 の場合、各歯は大きなスプロケットよりも大きなトルクを占め、評判の良いメーカーでは小さなスプロケットはデフォルトで硬化されています。
4. 両方のスプロケットを同一平面上に位置合わせし、水平ドライブの中心距離の約 2 ～ 4% に中間スパンのたるみを設定します。
5. チェーンと両方のスプロケットをセットで交換します。磨耗した歯の上で新しいチェーンを動かすと、初日からスキップして不均一に磨耗します。
6. 高速ドライブでは約 1.5% (低速ドライブでは 3%) 伸びた時点でローラー チェーンを交換し、歯が引っ掛かったり非対称になったりした場合はスプロケットを交換します。

炭素鋼製の標準 18 歯プレート スプロケットは汎用部品です。チェーン メーカーから購入するケースは、要件が標準ではない場合、つまり SS304 や SS2205 などのステンレス グレード、特殊なボア、または比率と再設計された機械の巻き付けのバランスを取るために選択された歯数などではない場合に現れます。 Fubang 機械のスプロケットは、GB、ISO、ANSI、DIN 仕様のステンレス チェーンに対応しており、標準外の歯数、穴、材質は特別な例外ではなく日常的な要求です。

カスタム 18 歯チェーン スプロケット GB、ISO、ANSI、および DIN 仕様に合わせて機械加工されたスプロケット。ステンレス グレードや特別なボアまたは歯数を含み、ドライブ内で実際に動作するチェーンに適合するサイズに設計されています。 製品を見る→

18 歯スプロケットがドライブの中で最も議論されることはめったにありませんが、コンパクトなサイズとチェーンに優しい形状がまさに交わる場所にあります。チェーンを保護するのに十分な大きさ、エンベロープをしっかりと保つのに十分な小ささ、そして最初の比率の低減が意味のあるものです。実際に使用するチェーンに合わせてサイズを調整し、ギアを再調整するときは 1 歯の割合を尊重し、チェーンと一緒に交換してください。ご注文前に歯数、ボア、または材質を特定のドライブに対してチェックしたい場合は、弊社を通じて仕様を送信してください。 お問い合わせページ エンジニアリングチームが詳細を確認します。