柔軟チェーンコンベヤのチェーンホイールの故障原因の分析

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スプロケットは、広く使用されている柔軟なチェーンコンベヤの部品で、主に高速・重負荷・低騒音・大きな中心間距離といった条件下で使用されます。その伝動性能は、歯付きベルト伝動や歯車伝動、ローラーチェーン伝動よりも優れているため、歯付きチェーンのスプロケットは重要な役割を果たします。しかし、もし歯付きチェーンのスプロケットが故障すると、その作業効率に影響が出ます。そこでまず、歯付きチェーンのスプロケットにどのような故障が起こり得るのかを理解してみましょう1、スプロケット歯面の摩耗：オープン型スプロケット駆動や、清浄でないグリースを使用するクローズド型スプロケット駆動においては、噛み合う歯面同士の相対的な滑りにより、硬質な研磨粒子が摩擦面に入り込み、その結果歯形が変化し側隙が広がる。これによりスプロケットが過度に薄くなり、歯が折れてしまう。通常、滑らかな油に砥粒が混入している場合のみ、運転中に歯面の砥粒摩耗が生じます。2、スプロケットの疲労点食：噛み合う2つの歯が接触する際、歯面同士の作用力と反作用力によって両表面に接触応力が生じる。噛み合う位置は変動し、またスプロケットは周期的な運動をするため、接触応力も脈動的に変化する。歯面が長時間にわたってこのような交番する接触応力の影響を受けると、歯面の切り傷部分に小さな亀裂が生じる。時間が経つにつれて、この亀裂は徐々に表層部で横方向に拡大し、亀裂が環状になると、歯車の表面がわずかな範囲で剥がれ落ち、疲労による浅いくぼみができる。3、スプロケット歯面の焼着：高速で重負荷のかかるスプロケット伝動においては、歯面同士の摩擦力が大きく、相対速度も高いため、噛み合う部分の温度が過度に上昇する。滑らかさの条件が悪くなると、歯面間の油膜が消えてしまい、2つの歯の金属表面が直接接触して互いに粘着することになる。2つの歯面が継続的に相対運動すると、より硬い歯面がより柔らかい歯面の一部の材料を滑動方向に引き裂き、溝ができる。4、スプロケット歯面の塑性変形：衝撃荷重や過重負荷の下では、歯面が部分的に塑性変形しやすく、その結果、漸開線状の歯形の曲面が変形する。5、スプロケット歯の破断：運転中に荷重を受けるスプロケットは、片持ち梁のようになり、その根元がパルス状の周期的な応力によってスプロケット材料の疲労限界を超えると、根元にひび割れが生じて徐々に拡大し、残存部分が伝動荷重を支えられなくなると歯の破断が起こる。スプロケットは、作業中の激しい衝撃や偏荷重、そして材質の不均一さによっても歯の破損が引き起こされることがある。