搬送装置の歯車ローラーの配置について簡単に紹介

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搬送装置のローラーには2つの方法があります。一つの方法として電動ローラーがあり、これはモーターと歯車減速装置をすべてローラー内部に組み込んだものです。構造はコンパクトでサイズも小さいですが、取り付けや分解が困難で、保守・修理もしにくい上、製造工程も複雑で放熱も難しいです。もう一つの方法はギア式ローラーで、これは減速機をローラー内部に組み込んだものであり、電動ローラーの構造がコンパクトで体積が小さいという長所を活かしている。しかし、電動ローラーと同様に放熱条件が悪いため、低出力の搬送装置でのみ使用可能である。本稿では、搬送装置に用いられる歯車式ローラーとして、出力がわずか15kWの低出力ローラーを例に説明します。歯車伝動の最も大きな利点は、信頼性が高く使用寿命が長いこと、瞬間的な伝達比が一定であるため動作が安定し、伝達効率が高いことです。歯車伝動には、円筒歯車伝動、円錐歯車伝動、惑星歯車伝動など、多くの方法があります。今回計画されている減速機の伝動比は12.828に過ぎず、かつその動作条件も良好であるため、通常の一般歯車伝動で十分に要求を満たすことができる。経済性を考慮して、二次円筒歯車伝動を採用することに決定しました。1、歯車ローラー駆動計画の策定 (1)基本データ　ローラーの使用寿命は10年で、年間300営業日、1日1シフトで生産を行い、1シフトの作業時間は7時間。1年で小規模修理、3年で大規模修理。作業環境の温度は400℃を超えない。その工程パラメータは以下の通りです：　ローラー直径(mm)：500；　コンベヤ幅(mm)：800；　ローラー幅(mm)：950；　装置サイズ（mm）：1,300；　コンベヤーの運転速度（m/s）：210；　電動機出力(kW)：15；　電動機回転速度（r/min）：980。(2)歯車ローラー駆動の設計　本設計では二段円筒歯車駆動を採用し、電動機の出力がI軸に伝達され、I軸上の小歯車1を回転させる。小歯車1は大歯車2と噛み合い、この時点で動力がII軸に伝達される。II軸はさらに小歯車3を回転させ、それが内歯車4と噛み合うことで、運動がローラーに伝わり減速が図られる。全体の歯車伝動装置は支持枠の中に設置され、蝶型の支持筋を一緒に設計して、内歯車4とローラーを接続している。2、歯車ローラー伝動パラメータの決定にあたっては、まず2組の噛み合う歯車に伝動比を割り当てる必要があり、伝動比を割り当てる際には以下の原則を考慮しなければならない：①各段階の歯車ローラー伝動の伝動比は適切な範囲内でなければならず、許容される最大値を超えてはならない。これは各段階の伝動規則に適合させるためである；②歯車ローラーによって各段の伝動比が調和し、構造が均整かつ合理的であることに注意する必要がある；③歯車ローラー駆動装置の外形寸法をできるだけコンパクトに、または重量を軽くする；④歯車ローラーの各段の大歯車の浸油深さをできるだけ適切にする；⑤歯車ローラー伝動部品同士が干渉したり衝突したりしないように考慮する必要がある。3、歯車の設計：小歯車1および小歯車3はいずれも40Crを用いて調質処理し、硬度はHB241～HB286で、平均してHB260とする；大歯車2と内歯車4はいずれも45鋼を焼き入れ・時効処理し、硬さはHB229～HB286で、平均してHB240とする。本計画では規格の斜歯車伝動を採用し、変位はありません。歯車の設計は2つの観点から考慮される：①歯車ローラーは歯面接触疲労強度に基づいて算出される；②歯車ローラーは、歯根の曲げ疲労強度に基づいて検証される。駆動に厳しい過負荷がないため、静的強度の検証は行わない。歯車のモジュールと分度円直径を算出し、モジュールを丸めることで、分度円の正確な直径を決定する。これらを終えた後、適切で安全な歯車が得られる。今回の計画では油潤滑を採用します。4、歯車ローラーシャフトの設計
歯車ローラーシャフトは、今回の設計における最も重要な部品であるため、シャフトは適切に設計されなければならない。今回の計画では、まず高速軸Ⅰと中心軸Ⅱという2本の軸が計画されました。Ⅰ軸の初期計画が終わった後、この軸が軸方向にしっかり固定されていないことが判明したため、スリーブと円形ナット2つを使用して固定し、軸方向の固定を確実にしました。軸の構造を初期段階で計画した後、必ず軸の強度検証を行わなければならない。まず軸径を検算し、その後安全率法によって軸の強度を照査する。軸の強度検算を行う際には、軸が受ける負荷や応力の状況に基づき、適切な計算方法を選択し、許容応力も適切に定める。軸の構造図に基づいて軸の計算用簡易図を作成し、その計算用簡易図から軸の曲げモーメント図、トルク図、および等価曲げモーメント図を作成する。次に、危険断面として小歯車の中心断面であると判断し、曲げとねじりによる応力で軸の強度を検証する。通常は、軸上で最も大きな計算曲げモーメントが作用する断面のみを検証し、その後軸の疲労強度を検証する。上記の計画による検討の結果、当該軸の設計は安全かつ信頼性が高く、使用要件を満たしていることが確認されました。5、歯車ローラー軸受の選定については、この軸受が受ける荷重が半径方向および軸方向の荷重であるため、円錐ローラー軸受を選択する。私たちが選んだベアリングのタイプは7308で、定格動的負荷は48440N、定格静的負荷は43540N、限界回転速度は5600r/min（油潤滑）、軸方向動的負荷係数は211、軸方向静的負荷係数は112です。最初に軸受の種類を決定した後、私たちは3つの観点から計算と検証を行いました：①寿命の計算；②静的荷重の算定；③許容回転速度の検算。6、歯車ローラーのその他の部品の構造計画において、今回の計画では、歯車装置をローラー内に固定するための支持枠とバタフライ形状の支持筋も設計されている。その他の部品には、規格品や非規格品の計画も含まれますが、ここでは詳述しません。