ポンプシャフトの問題で、相談したいです
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友達、うちにモーターで直接インペラを駆動する自吸ポンプがあるんだけど、今軸が突然折れてしまったんだ。この軸は一体成型されていて、前半の直径は100mm、後半の直径は45mmで、破断箇所は100mmと45mmの接続部なんだ。破断面を見ると、実は既に半分ほど折れていたようで、その部分が錆びていたからだ。このポンプはあまり稼働しないため、今回初めて完全に停止してしまったのです。質問なのですが、軸の前後の直径にこれほど大きな差があるのは設計として適切でしょうか？直径の差が原因で軸が破断しやすくなることはないでしょうか？ このポンプにはベアリングがなく、回転数に何か制限はありますか？あるいは、何回転以上にはできないのでしょうか？
根元の面取りはどうですか、あの部分は応力集中しやすいです
ポンプシャフトはどのような材質で、ひび割れが徐々に広がっている
変径部では応力が集中しやすいが、100→45というのは、やや急激な変化のようだ。
100mmのシャフトであれば、200KWのモーターが適しているはずです。このようなシャフトはすべて45#鋼を加工した後に焼き入れ・焼き戻し処理を施し、十分な硬度を持たせています。しかし、これほど大きなシャフトでは加工工程が特に重要となります。丸ごと旋盤加工するか、溶接後に旋盤加工するかによってもシャフトの寿命が決まってきます。また、焼き戻しや焼き入れの工程が厳格に行われているかも重要です。もし元々欠陥がなければ、それは焼き入れ・焼き戻しの工程に問題があり、その結果シャフトの脆さが増しているということになります。火加減はとても重要で、固すぎると簡単に折れ、柔らかすぎるとインペラーが箱をこすってしまいます。
正直言って、軸径の大きさや寸法の急激な変化は軸の破断と直接的な関係はありません。寸法が変わる部分で破断するのは、ほとんどの場合、軸径が大きすぎて丸みをつける処理が不十分だったり、不適切な遷移形状の荷重解放溝があったりするためです