メカニカルシールのシャフト公差とは

シャフト公差は、メカニカルシールの適切な機能と寿命にとって重要な要素です。正しいシャフト公差を確保するには、標準値、標準、表面仕上げ、材料、位置合わせ、フィットの種類など、さまざまな側面を考慮する必要があります。

この記事では、メカニカル シールのシャフト許容差に関する重要な概念について詳しく説明します。業界標準、許容差に影響を与える要因、クリアランス フィットと干渉フィットの違いについて説明し、これらのコンポーネントを扱う専門家向けの包括的なガイドを提供します。

シャフト公差とは

シャフト公差とは、シャフトの寸法、特に直径の許容される変動を指します。これらの寸法公差は、シャフトの適切な適合、機能、性能を確保するために不可欠です。 メカニカルシール シャフトと相互作用するその他のコンポーネント。

許容差は通常、+/- 0.001 インチや +/- 0.025 mm などの範囲で表され、公称または理想的なシャフト直径からの許容偏差を示します。許容差が厳しいほど、シャフトと嵌合部品のフィットがより正確になりますが、許容差が緩いほど、変動が大きくなります。

代表的な値と基準

注: これらの値は参考値であり、特定の規格やアプリケーションによって異なる場合があります。

表面仕上げとは

表面仕上げは表面粗さとも呼ばれ、シャフトの表面テクスチャの特性を指します。シャフトの表面にある微細な凹凸、隆起、谷の尺度です。

表面仕上げは、Ra (算術平均粗さ)、Rz (プロファイルの平均最大高さ)、Rmax (個々の粗さの最大深さ) などのさまざまなパラメータを使用して定量化されます。これらのパラメータは通常、マイクロメートル (μm) またはマイクロインチ (μin) で表されます。

シャフトに必要な表面仕上げは、特定の用途と、使用されるメカニカル シールの種類によって異なります。一般的に、メカニカル シールを使用する用途では、より滑らかな表面仕上げが望まれます。これは、より優れたシール性能を促進し、シール部品の摩耗を減らすためです。

メカニカル シールで使用されるシャフトの一般的な表面仕上げ値は、0.4 ～ 0.8 μm Ra (16 ～ 32 μin Ra) の範囲です。ただし、最適なシール性能と長寿命を確保するために、アプリケーションによっては、0.2 μm Ra (8 μin Ra) 以上などのさらに滑らかな仕上げが必要になる場合があります。

望ましい表面仕上げを実現するには、旋削、研削、研磨などの適切なシャフト製造プロセスと、品質管理検査中に指定された表面仕上げ要件を遵守することが必要です。

シャフト公差に影響を与える要因

材料

シャフトの材質は、達成可能な公差に直接影響します。材質によって、機械加工性、熱膨張係数、硬度特性が異なります。たとえば、ステンレス鋼シャフトは、寸法安定性が高く、熱膨張率が低いため、プラスチックシャフトに比べて、より厳しい公差で機械加工できます。

材質の選択は、シャフトの摩耗、腐食、負荷時の変形に対する耐性にも影響します。メカニカルシールの適切な機能と寿命を確保するには、シャフトの許容誤差を指定する際にこれらの要素を考慮する必要があります。

シャフトのアライメントと振れ

位置ずれや過度の振れにより、シャフトとシール面の摩耗が不均一になり、早期故障につながる可能性があります。

シャフト アライメントとは、シャフトとシール チャンバー間の同心度を指します。これにより、シャフトがシール内で適切に中心に配置され、シール面へのラジアル荷重が最小限に抑えられます。適切なアライメントは通常、精密な機械加工と取り付け方法によって実現されます。

一方、振れは、回転中にシャフトが真の中心線からずれることを指します。振れが大きすぎると、シール面が振動し、摩耗や漏れが増加する可能性があります。振れは、シャフトの真直度、バランス、サポート ベアリングを適切に確保することで最小限に抑えることができます。

フィットの種類

シャフトとメカニカル シール コンポーネント間のフィットは、望ましいシャフト公差を維持する上でもう 1 つの重要な要素です。フィットには、クリアランス フィットと干渉フィットの 2 つの主要な種類があります。

クリアランスフィット

クリアランス フィットは、シャフトと、シール スリーブやグランドなどの嵌合コンポーネントとの間に小さな隙間を設けます。このフィット タイプは、コンポーネントに過度のストレスを与えることなく、シャフトのわずかな凹凸や熱膨張に対応します。

クリアランス フィットは、通常、組み立てと分解が簡単に行える必要がある場合、またはシャフトとシール部品が熱膨張率の異なる材料で作られている場合に指定されます。ただし、クリアランスが大きすぎると、シールが動いて漏れが生じる可能性があります。

干渉フィット

干渉嵌合 (プレス フィットとも呼ばれる) では、シャフトの直径よりもわずかに大きい嵌合部品を使用します。これにより、シャフトと部品の間に摩擦による緊密な接続が作成されます。

干渉嵌合は、シャフトとシール部品の間に固定された動かない接続が必要な場合に使用されます。このタイプの嵌合は、相対的な動きを最小限に抑え、部品間の同心性を保証します。

ただし、干渉嵌合はコンポーネントに高い応力を生じさせる可能性があり、特別な取り付けおよび取り外し手順が必要になる場合があります。シャフトやシール コンポーネントの損傷を防ぐために、材質、温度、動作条件に基づいて干渉量を慎重に計算する必要があります。