18 歯スプロケット: 歯数が速度、トルク、チェーンの摩耗に与える影響

カートン成形機は 1 分あたり 42 ケースの定格ですが、それに供給するコンベアは 40 ケースしか供給しません。機械製造者の最初の本能は、多くの場合、モーターの速度を上げるか、可変周波数ドライブを取り付けることですが、多くの工場では、同じ問題を 1 つのコンポーネント、つまり、従動シャフトの 19 歯のユニットを 18 歯のスプロケットに置き換えることで解決しています。これは最も単純な比率変更の 1 つですが、速度、トルク、チェーンの噛み合い、コンポーネントの摩耗に過小評価されがちな影響を与えます。ここでは、実際に何が変わるのか、なぜ数値が重要なのか、そして数値を当てはめる前に何を確認すべきかを説明します。

18 歯スプロケットがドライブで何を変えるか

すべてのチェーン ドライブは、単純な関係に従って動作を伝達します。つまり、出力速度は入力速度に駆動スプロケットの歯数を掛け、従動スプロケットの歯数で割った値に等しくなります。 18 歯ドライバーの 1750rpm から始まり、19 歯ドリブン スプロケットは出力シャフトで 1658rpm を生成します。 18 歯のドリブン スプロケットに交換すると、出力は 1750 rpm まで上昇し、約 5.5% 増加します。チェーンはより小さなピッチ円で動作するようになるため、相対トルクは約 5.3% 低下します。

どのスプロケットを交換するかによって変化の方向が異なります。エンジン駆動の機器では一般的ですが、19 歯ドライバーを 18 歯ドライバーに交換すると、出力速度が低下し、被駆動シャフトのトルクが増加します。上表のようにドリブンスプロケットを交換すると、その逆になります。効果を解釈する前に、どのスプロケットがドライバーであるかを確認してください。どちらの場合も、変化の割合は十分小さいため、19 歯から 18 歯への交換によってマシンの動作が劇的に変わることはありません。これがまさに、大規模な再設計ではなく微調整に使用される理由です。

歯数がチェーンの噛み合いと摩耗に影響を与える理由

歯数 18 は、中程度の速度での標準ローラー チェーンの推奨範囲の下限近くにあります。スプロケットの歯数が少ないと、より弦的な動作が発生します。チェーンは真円ではなく多角形に沿ってスプロケットに出入りし、脈動、振動が発生し、ピンやブッシングの摩耗が増加します。 17 歯でこれらの効果が現れ始め、18 歯でもピッチライン速度約 500 フィート/分以下で動作するほとんどのドライブでは依然として許容可能です。

歯数もピッチ直径を決定します。 1/2 インチピッチのチェーンの場合、18 歯スプロケットのピッチ直径は約 2.88 インチですが、19 歯スプロケットの寸法は約 3.04 インチです。この違いは、中心距離と必要なリンク数に影響します。歯数を 19 から 18 に変更すると、チェーン ループが約 1 リンク ピッチ短くなります。そのため、ドライブに十分な移動量を備えた調整可能なベースまたはテンショナーがあれば、既存のチェーンを再利用できることがよくあります。ドライブが固定中心の場合は、ハーフリンクまたはオフセットリンクが必要かどうかを確認してください。ただし、連続運転や高負荷でリンクの強度が重要になる場合は、これらを回避する必要があります。

スプロケットと適切なチェーンの組み合わせ

18 歯のスプロケットは、対応するチェーンがなければ寸法的に意味がありません。チェーンのピッチとローラーの幅は、スプロケットの歯形と正確に一致する必要があります。たとえ歯数が同じであっても、1/2 インチピッチのチェーンは、5/8 インチピッチでカットされたスプロケットには適合しません。一般的な動力伝達にはショートピッチの精密ローラチェーンが一般的ですが、AシリーズとBシリーズはローラ幅が異なるため互換性はありません。

私たちの ショートピッチ精密ローラチェーン Bシリーズ ISO および DIN 寸法に従って製造されており、SS304、SS316、およびその他のグレードのステンレス鋼のオプションがあります。ドライブが衝撃荷重、頻繁な始動、または強い張力にさらされる場合、厚いリンクプレートを備えたチェーンの方がより多くのマージンを提供します。いずれの場合も、取り付ける前にスプロケット歯形を検査してください。スプロケットがフック状に摩耗すると、新品のチェーンは最初の数百時間以内に損傷します。

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継続的に稼働する機器の場合は、商用許容値の不一致を避けてください。スプロケットとチェーンは同じメーカーのものを注文し、ピッチ、ローラー幅、歯形を同じゲージで確認してください。これは、比較的少ない歯数で既にかみ合いが機能している 18 歯スプロケットでは特に重要です。

18 歯スプロケットが実際に適合する場所

18 歯スプロケットは、スムーズな噛み合いを犠牲にすることなくコンパクトな駆動エンベロープを必要とする機械に最もよく使用されます。包装コンベヤ、食品加工ライン、小型マテリアルハンドリングシステム、および農業機械の補助ドライブでは、このサイズが日常的に使用されています。これは、ピッチ円直径とチェーンに接触する歯の数のバランスが優れているためです。食品および飲料工場では、ステンレス鋼バージョンは、洗浄時の化学薬品や湿気に炭素鋼よりもはるかに長く耐えられます。

インデックスコンベヤや頻繁に停止/始動する機械など、負荷が不安定な場合、チェーンが衝撃の矢面にさらされます。 強力ローラーチェーン 厚いプレートと硬化ピンが標準チェーンよりも疲労に強いため、このような状況では 18 歯スプロケットに最適です。歯の数自体を変更する必要はありません。同ピッチの標準チェーンと高耐久チェーンのスプロケットプロファイルが同一であるため、駆動比を変えることなくチェーンのみのアップグレードで耐久性が向上します。

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早期摩耗を防ぐ取り付けチェック

18 歯のスプロケットではドライブの位置のずれは修正できず、ドライブの位置がずれると新しいスプロケットがすぐに摩耗してしまいます。 2 つのスプロケットは同じ平面上に配置され、シャフトは平行でなければなりません。各歯が負担する荷重の割合が大きくなり、横方向の力がより少ない接触点に集中するため、歯が 25 個の場合よりも 18 個の歯では、正しいアライメントがより重要になります。

たるんだストランドのたるみが小さくなるように、通常は中心距離の 2 ～ 4% になるようにチェーンの張力を設定します。過剰な張力はベアリングに負荷を与え、チェーンの伸びを加速します。張力が不足していると、チェーンが歯面を登ってスキップし、スプロケットの面に目に見える摩耗痕が残ります。定期的に伸びを確認し、伸びが1～3％になったら交換してください。摩耗が見られる場合はスプロケットとチェーンをセットで交換してください。摩耗した 18 歯スプロケットに新しいチェーンを取り付けることは、産業プラントでチェーンが早期に故障する最も一般的な原因の 1 つです。

18 歯スプロケットの調達: 指定する内容

ご注文前に、歯数、チェーンピッチ、ローラ幅、穴径、キー溝幅と深さ、ハブ径、総歯幅の寸法をご確認ください。スプロケットが駆動位置用か従動位置用かを明記し、歯形が正しく製造されるように規格 (ANSI、ISO、または DIN) を指定します。洗浄または腐食サービスの場合は、SS304 または SS316 を選択します。高温用には、より高級な合金グレードが利用可能です。

18 歯のサイズは微調整によく使用されるため、製造上の小さな違いは重要です。カスタムの穴とキー溝のオプションについては、 カスタマイズされたスプロケットの製造 ANSI、ISO、DIN 規格の歯形をカバーしており、使用環境に合わせてステンレス鋼グレードが選択されています。どのサイズがドライブに適合するかわからない場合は、 弊社のエンジニアリングチームにご相談ください 必要なチェーンピッチ、モーター速度、駆動速度を調整します。注文する前に、正しい歯数とボア構成を確認できます。

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18 歯のスプロケットは、機械のパフォーマンスに測定可能な影響を与える小さな部品です。歯数を 19 から減らすと、ドライバーが変更されていない場合、出力速度が約 5.5 パーセント増加し、トルクが約 5.3 パーセント減少します。変更を元に戻すと、その逆が行われます。スプロケットを正しいチェーンピッチとローラー幅に合わせ、適切なアライメントと張力で取り付け、摩耗が見られる場合はチェーンとスプロケットをセットで交換してください。スプロケットとチェーンのマッチングの完全な概要については、 コンベヤチェーンスプロケット選定ガイド 同じ決定についてさらに詳しく説明します。正解は歯数から始まり、負荷を満たすチェーンで終わります。