JPS63221838A - 張板付き伝動軸 - Google Patents
張板付き伝動軸Info
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- JPS63221838A JPS63221838A JP62055773A JP5577387A JPS63221838A JP S63221838 A JPS63221838 A JP S63221838A JP 62055773 A JP62055773 A JP 62055773A JP 5577387 A JP5577387 A JP 5577387A JP S63221838 A JPS63221838 A JP S63221838A
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- JP
- Japan
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- shaft
- outer cylinder
- corrosion
- shaft body
- welded
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Links
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- OQCFWECOQNPQCG-UHFFFAOYSA-N 1,3,4,8-tetrahydropyrimido[4,5-c]oxazin-7-one Chemical compound C1CONC2=C1C=NC(=O)N2 OQCFWECOQNPQCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/02—Apparatus characterised by their chemically-resistant properties
- B01J2219/025—Apparatus characterised by their chemically-resistant properties characterised by the construction materials of the reactor vessel proper
- B01J2219/0277—Metal based
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Accessories For Mixers (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、例えば化学工業用装置等ら撹拌機軸に使用す
る張板付き伝動軸に関するものである。
る張板付き伝動軸に関するものである。
（従来の技術）
従来、耐食性が要求されることが多い化学工業用装置等
の撹拌機軸に第４図に示す張板付き伝動軸が使用されて
いる。
の撹拌機軸に第４図に示す張板付き伝動軸が使用されて
いる。
この張板付き伝動軸は、一般的（本明細書では、一般的
とは耐腐食性でないことを意味する。）機械構造用部材
からなり、かつ回転運動を伝えるのに必要な強度を備え
た、すなわち、強度部材として作用する軸本体６と、耐
食性金属、例えばステンレス鋼からなり、この端部に嵌
合させて、端面部にて溶着したフランジ形の軸継手２と
、同じく耐食性金属の薄板からなり軸本体６の外周面を
密着状態で被う外筒３と、この外ｍ３と軸継手２との間
に、軸本体６の全周にわたって耐食性金属で肉盛りした
溶接部１１とを備えている。そして、このように形成す
ることにより、高価な耐食性金属の使用をできるだけ少
なくして、撹拌機軸に耐食性と耐疲労強度とを低コスト
で具備させている。
とは耐腐食性でないことを意味する。）機械構造用部材
からなり、かつ回転運動を伝えるのに必要な強度を備え
た、すなわち、強度部材として作用する軸本体６と、耐
食性金属、例えばステンレス鋼からなり、この端部に嵌
合させて、端面部にて溶着したフランジ形の軸継手２と
、同じく耐食性金属の薄板からなり軸本体６の外周面を
密着状態で被う外筒３と、この外ｍ３と軸継手２との間
に、軸本体６の全周にわたって耐食性金属で肉盛りした
溶接部１１とを備えている。そして、このように形成す
ることにより、高価な耐食性金属の使用をできるだけ少
なくして、撹拌機軸に耐食性と耐疲労強度とを低コスト
で具備させている。
（発明が解決しようとする問題点）
近年、撹拌機は種々の物質の撹拌に用いられており、腐
食性物質の他に腐食性で、かつ高粘度の物質の撹拌に使
用される場合も多く、この場合には撹拌機軸に作用する
曲げ荷重、捩り荷重は必然的に増大する。
食性物質の他に腐食性で、かつ高粘度の物質の撹拌に使
用される場合も多く、この場合には撹拌機軸に作用する
曲げ荷重、捩り荷重は必然的に増大する。
一方、上記張板付き伝動軸は溶接により組立てた構造で
あるため、第５図に示すように軸の内部に未溶着部４，
５が残り、特にこの未溶着部４の先端と溶接部ｌ【のう
ちの外筒３と略同一外径となる最も軸継手側のっけ根部
Ｐとが接近した状態になる。ところが、つげ根部Ｐは非
常に高い応力集中が生じる部分であり、この応力集中域
に未溶着部４の先端が位置することになるため、軸に繰
返し荷重が作用するとこの未溶着部４の先端から疲労亀
裂が発生し、軸破断に至り易いという問題があり、軸強
度設計上のネックの一つになっていた。
あるため、第５図に示すように軸の内部に未溶着部４，
５が残り、特にこの未溶着部４の先端と溶接部ｌ【のう
ちの外筒３と略同一外径となる最も軸継手側のっけ根部
Ｐとが接近した状態になる。ところが、つげ根部Ｐは非
常に高い応力集中が生じる部分であり、この応力集中域
に未溶着部４の先端が位置することになるため、軸に繰
返し荷重が作用するとこの未溶着部４の先端から疲労亀
裂が発生し、軸破断に至り易いという問題があり、軸強
度設計上のネックの一つになっていた。
また、従来はこのような強度上の問題を解析する方法が
明らかでなかったため、どのような形状が強度上優れて
いるのか分からず、問題がありそうな場合は軸径を不必
要に大きくしたり、あるいは軸全体を高価な耐食性金属
製として耐疲労強度を上げざるを得ないという問題があ
った。
明らかでなかったため、どのような形状が強度上優れて
いるのか分からず、問題がありそうな場合は軸径を不必
要に大きくしたり、あるいは軸全体を高価な耐食性金属
製として耐疲労強度を上げざるを得ないという問題があ
った。
（問題点を解決するための手段）
上記従来の問題点を解決するために、本発明は、一般的
機械構造用部材からなり、回転運動を伝えるのに必要な
強度を備えた軸本体と、耐食性金属からなり、上記軸本
体の端部に嵌合させて、端面部にて溶着した軸継手と、
耐食性金属の薄板からなり、上記軸本体の外周面を密着
状態で被う外筒と、この外筒と上記軸継手との間に、軸
本体の全周にわたって肉盛りした溶接部とを備えた張板
付き伝動軸において、この溶接部を、外周面がテーバ状
になった軸継手側のテーパ部と、外筒と略同一外径の外
筒側の平行部とから形成し、この溶接部のうちの外筒と
略同一外径となる最も軸継手側のつけ根部と外筒、軸本
体間の未溶着部の軸継手側端部との間の軸心と平行な方
向における距離を外筒の厚さの約２倍以上にして形成し
た。
機械構造用部材からなり、回転運動を伝えるのに必要な
強度を備えた軸本体と、耐食性金属からなり、上記軸本
体の端部に嵌合させて、端面部にて溶着した軸継手と、
耐食性金属の薄板からなり、上記軸本体の外周面を密着
状態で被う外筒と、この外筒と上記軸継手との間に、軸
本体の全周にわたって肉盛りした溶接部とを備えた張板
付き伝動軸において、この溶接部を、外周面がテーバ状
になった軸継手側のテーパ部と、外筒と略同一外径の外
筒側の平行部とから形成し、この溶接部のうちの外筒と
略同一外径となる最も軸継手側のつけ根部と外筒、軸本
体間の未溶着部の軸継手側端部との間の軸心と平行な方
向における距離を外筒の厚さの約２倍以上にして形成し
た。
（実施例）
次に、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。
第１図は本発明に係る張板付き伝動軸を示し、第４図に
示す張板付き伝動軸とは、肉盛りした溶接部１１の断面
形状が異なる溶接部夏に替った点を除いて、他は実質的
に同一であり、互いに対応する部分には同一番号を付し
て説明を省略する。
示す張板付き伝動軸とは、肉盛りした溶接部１１の断面
形状が異なる溶接部夏に替った点を除いて、他は実質的
に同一であり、互いに対応する部分には同一番号を付し
て説明を省略する。
すなわち、本伝動軸の溶接部ｌは外周面をテーパ状にし
た軸継手２側のテーパ部１ａと、外筒３と略同一外径の
外筒側の平行部１ｂとからなっている。そして、溶接部
１のうちの外筒３と略同一外径となる最も軸継手２側の
っけ根部Ｐをテーパ部１ａと平行部１ｂとの境界部にし
て、外筒３の端部から離してあり、上記第５図の記号を
そのまま本実施例の番号に流用すると、つけ根部Ｐと未
溶着部４の端部との間の距離Ｑを外筒３の板厚りの３〜
５倍になるようにしである。
た軸継手２側のテーパ部１ａと、外筒３と略同一外径の
外筒側の平行部１ｂとからなっている。そして、溶接部
１のうちの外筒３と略同一外径となる最も軸継手２側の
っけ根部Ｐをテーパ部１ａと平行部１ｂとの境界部にし
て、外筒３の端部から離してあり、上記第５図の記号を
そのまま本実施例の番号に流用すると、つけ根部Ｐと未
溶着部４の端部との間の距離Ｑを外筒３の板厚りの３〜
５倍になるようにしである。
次に、本発明に関連して張板付き伝動軸の疲労破断につ
いての解析結果について説明する。
いての解析結果について説明する。
上記伝動軸の未溶着部の先端における応力拡大係数Δに
は次の式により表わすことができる。
は次の式により表わすことができる。
ΔＫ ＝ ｆ（σ）・σｂ 、 ｔ ｌ／２
・・・（１）ここで、ｆＱり：第２図に示すように、
上記距離ρの関数。
・・・（１）ここで、ｆＱり：第２図に示すように、
上記距離ρの関数。
σｂ：軸の公称曲げ応力で次式で表わ
される。
σｂ＝３２Ｍ／（π・ａ３） ・・・（
２）ここで、Ｍ、軸に作用する曲げモーメントｄ：軸径 第２図より、距離ρが正側（軸継手２から遠ざかる方向
）に長い程ｆ（Ｑ）は小さくなり、第（１）式より応力
拡大係数Δには小さくなる。また、応力拡大係数ΔＫが
小さい程、軸の強度は増大することが分かっているので
、距Ｍρが正側に大きいことは軸の強度が増大すること
に対応している。
２）ここで、Ｍ、軸に作用する曲げモーメントｄ：軸径 第２図より、距離ρが正側（軸継手２から遠ざかる方向
）に長い程ｆ（Ｑ）は小さくなり、第（１）式より応力
拡大係数Δには小さくなる。また、応力拡大係数ΔＫが
小さい程、軸の強度は増大することが分かっているので
、距Ｍρが正側に大きいことは軸の強度が増大すること
に対応している。
さらに、第（１）式により表わされる応力拡大係数ΔＫ
かある値ΔＫＬｈ以下であれば、繰返し応力を何回加え
ても軸は破壊しないことが実験的に明らかにされている
。このΔＫｔｈなる値は材料によって略決まっており、
例えば５ＵＳ３０４ステンレス鋼では２０ ｋｇｆ ／
（ａｕ＋”’）程度である。一方、このステンレス鋼
は約４５ ｋＮ／ｍｍ”以上の繰返し応力を加えられる
ことにより破壊するので、外筒３の板厚りが２ 、５
ｚｍの場合は、第（１）式においてｒ（Ｑ）＜０．２５
であれば疲労破壊は溶接未溶着部４ではなく、溶接部ｌ
のつけ根部Ｐから生じることになる。このことは、第２
図に示した曲線で距離Ｑが９．５關以上の場合に相当す
る。また、この９ 、５ ＭＭ＋よ板厚ｔ＝２．５ｘｍ
に対して約４倍になる。
かある値ΔＫＬｈ以下であれば、繰返し応力を何回加え
ても軸は破壊しないことが実験的に明らかにされている
。このΔＫｔｈなる値は材料によって略決まっており、
例えば５ＵＳ３０４ステンレス鋼では２０ ｋｇｆ ／
（ａｕ＋”’）程度である。一方、このステンレス鋼
は約４５ ｋＮ／ｍｍ”以上の繰返し応力を加えられる
ことにより破壊するので、外筒３の板厚りが２ 、５
ｚｍの場合は、第（１）式においてｒ（Ｑ）＜０．２５
であれば疲労破壊は溶接未溶着部４ではなく、溶接部ｌ
のつけ根部Ｐから生じることになる。このことは、第２
図に示した曲線で距離Ｑが９．５關以上の場合に相当す
る。また、この９ 、５ ＭＭ＋よ板厚ｔ＝２．５ｘｍ
に対して約４倍になる。
なお、第２図中、Ａ部分は溶接未溶着部４より破壊する
領域、８部分はつけ根部Ｐから破壊する領域を示してい
る。
領域、８部分はつけ根部Ｐから破壊する領域を示してい
る。
さらに、外筒３の板厚ｔが５ｘｘの場合について同様な
計算を行うと、距離ａが２１ｊＩｊＩ以上であれば未溶
着部４からは破壊せず、この場合の２１ｘｇも板厚ｔの
約４倍になっている。すなわち、溶接部ｌのつけ根部Ｐ
と未溶着部４の端部との間の距離σを外筒３の板厚ｔの
４倍以上離せば、未溶着部４からの破壊の心配は殆んど
なくなり、軸本来の強度を出せる状態となっている。た
だ、確実にこのような状態にするためには、溶接施工時
の誤差あるいは肉盛り溶接によるコストアップなどを考
慮すれば距離Ｃを板厚の５倍程度にしておくのが好まし
い。
計算を行うと、距離ａが２１ｊＩｊＩ以上であれば未溶
着部４からは破壊せず、この場合の２１ｘｇも板厚ｔの
約４倍になっている。すなわち、溶接部ｌのつけ根部Ｐ
と未溶着部４の端部との間の距離σを外筒３の板厚ｔの
４倍以上離せば、未溶着部４からの破壊の心配は殆んど
なくなり、軸本来の強度を出せる状態となっている。た
だ、確実にこのような状態にするためには、溶接施工時
の誤差あるいは肉盛り溶接によるコストアップなどを考
慮すれば距離Ｃを板厚の５倍程度にしておくのが好まし
い。
これに対して、たとえ上記の状態にまで強化されなくと
も、未溶着部先端を溶接部１のつけ根部Ｐから少しでも
離せば、軸の疲労強度は向上するので、距離Ｑが板厚の
約２倍以上であれば、上記平行部１ｂの溶接工程をさら
に追加する以上に軸強度向上のメリットが出ると考えら
れる。
も、未溶着部先端を溶接部１のつけ根部Ｐから少しでも
離せば、軸の疲労強度は向上するので、距離Ｑが板厚の
約２倍以上であれば、上記平行部１ｂの溶接工程をさら
に追加する以上に軸強度向上のメリットが出ると考えら
れる。
上述したことより、距Ｍ（ｌは板厚ｔの約２倍以上であ
ればよく、板厚ｔの５倍程度が最適といえる。
ればよく、板厚ｔの５倍程度が最適といえる。
次に、溶接部ｌの溶接順序としては、まず軸継手２の溶
着時にテーパ部１ａの溶接を行い、この部分から適宜離
して軸本体６に外筒３をかぶせた後、平行部１ｂの肉盛
り溶接をし、さらに溶接部表面を滑らかに仕上げる。こ
の他、軸継手２と外筒３との間の軸本体６の周囲の溶接
を、第１図中２点鎖線で示すように連続的に行い、溶接
後、切削加工して同図に示す形状のテーパ部１ａと平行
部ｔｂとを形成してもよい。
着時にテーパ部１ａの溶接を行い、この部分から適宜離
して軸本体６に外筒３をかぶせた後、平行部１ｂの肉盛
り溶接をし、さらに溶接部表面を滑らかに仕上げる。こ
の他、軸継手２と外筒３との間の軸本体６の周囲の溶接
を、第１図中２点鎖線で示すように連続的に行い、溶接
後、切削加工して同図に示す形状のテーパ部１ａと平行
部ｔｂとを形成してもよい。
第３図は、Ｑ＝Ｏｔｕ（Ｄ軸とＣ＝ｌＯｘｘ（板厚ｔ×
４）の疲労強度を比較したもので、折れ線Ｃがσ＝１０
１１１！折れ線Ｄ カＱ＝ Ｑ ｔｔｙを示し、Ｑ＝
Ｑ ｒｔｗ（１）軸に比べてρ−１０ｙ、ｘの軸の方の
強度が約６０％増大している。
４）の疲労強度を比較したもので、折れ線Ｃがσ＝１０
１１１！折れ線Ｄ カＱ＝ Ｑ ｔｔｙを示し、Ｑ＝
Ｑ ｒｔｗ（１）軸に比べてρ−１０ｙ、ｘの軸の方の
強度が約６０％増大している。
なお、上記実施例ではフランジ形の軸継手２を有するも
のを示したが、本発明はこれに限るものでなく、他の形
式の軸継手を有するものであってもよく、また、撹拌機
軸として使用するものに限定されないのは勿論である。
のを示したが、本発明はこれに限るものでなく、他の形
式の軸継手を有するものであってもよく、また、撹拌機
軸として使用するものに限定されないのは勿論である。
（発明の効果）
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、軸継
手と外筒との間の溶接部を、外周面がテーパ状になった
軸継手側のテーパ部と、外筒と略同一外径の外筒側の平
行部とから形成し、このテーパ部のうちの外筒と略同一
外径となるつけ根部と外筒、軸本体間の未溶着部の軸継
手側端部との間の軸心と平行な方向における距離を外筒
の厚さの約２倍以上にして形成しである。
手と外筒との間の溶接部を、外周面がテーパ状になった
軸継手側のテーパ部と、外筒と略同一外径の外筒側の平
行部とから形成し、このテーパ部のうちの外筒と略同一
外径となるつけ根部と外筒、軸本体間の未溶着部の軸継
手側端部との間の軸心と平行な方向における距離を外筒
の厚さの約２倍以上にして形成しである。
このため、特に高価な耐食性金属の比率を増すことなく
、従来の製造工程を殆んど変えずに、かつ容易に耐疲労
強度が増大した、耐食性伝動軸を形成できるという効果
を奏する。
、従来の製造工程を殆んど変えずに、かつ容易に耐疲労
強度が増大した、耐食性伝動軸を形成できるという効果
を奏する。
第１図は本発明に係る張板付き伝動軸の断面図、第２図
は距離Ｑと関数ｒｃ１２）との関係を示す図、第３図は
応力繰返し数と繰返し応力との関係を示すＳ−Ｎ線図、
第４図は従来の張板付き伝動軸の断面図、第５図は張板
付き伝動軸内の未溶着部を示す説明用断面図（便宜上、
ハツチングは省略しである。）。 １・・・溶接部、１ａ・・・テーパ部、ｌｂ・・・平行
部、２・・・軸継手、３・・・外筒、４・・・未溶着部
、６・・・軸本体、Ｐ・・・つけ根部、Ｑ・・・距離、
Ｌ・・・板厚。 特許出願人 株式会社神戸製鋼所 ほかＩ名代理人
弁理士 前出 葆 ほか２名 １図 第２図 Ｊ＋ｍｍ） 菓３図 １も力 繰返し孜
は距離Ｑと関数ｒｃ１２）との関係を示す図、第３図は
応力繰返し数と繰返し応力との関係を示すＳ−Ｎ線図、
第４図は従来の張板付き伝動軸の断面図、第５図は張板
付き伝動軸内の未溶着部を示す説明用断面図（便宜上、
ハツチングは省略しである。）。 １・・・溶接部、１ａ・・・テーパ部、ｌｂ・・・平行
部、２・・・軸継手、３・・・外筒、４・・・未溶着部
、６・・・軸本体、Ｐ・・・つけ根部、Ｑ・・・距離、
Ｌ・・・板厚。 特許出願人 株式会社神戸製鋼所 ほかＩ名代理人
弁理士 前出 葆 ほか２名 １図 第２図 Ｊ＋ｍｍ） 菓３図 １も力 繰返し孜
Claims (1)
- （１）一般的機械構造用部材からなり、回転運動を伝え
るのに必要な強度を備えた軸本体と、耐食性金属からな
り、上記軸本体の端部に嵌合させて、端面部にて溶着し
た軸継手と、耐食性金属の薄板からなり、上記軸本体の
外周面を密着状態で被う外筒と、この外筒と上記軸継手
との間に、軸本体の全周にわたって肉盛りした溶接部と
を備えた張板付き伝動軸において、この溶接部を、外周
面がテーパ状になった軸継手側のテーパ部と、外筒と略
同一外径の外筒側の平行部とから形成し、この溶接部の
うちの外筒と略同一外径となる最も軸継手側のつけ根部
と外筒、軸本体間の未溶着部の軸継手側端部との間の軸
心と平行な方向における距離を外筒の厚さの約２倍以上
にしたことを特徴とする張板付き伝動軸。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62055773A JPS63221838A (ja) | 1987-03-10 | 1987-03-10 | 張板付き伝動軸 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62055773A JPS63221838A (ja) | 1987-03-10 | 1987-03-10 | 張板付き伝動軸 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63221838A true JPS63221838A (ja) | 1988-09-14 |
Family
ID=13008193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62055773A Pending JPS63221838A (ja) | 1987-03-10 | 1987-03-10 | 張板付き伝動軸 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63221838A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2852610A1 (fr) * | 2003-03-17 | 2004-09-24 | Air Liquide | Procede de protection contre la corrosion a haute temperature |
| WO2004082824A1 (en) * | 2003-03-17 | 2004-09-30 | L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Method of protecting equipment against corrosion at high temperature |
| CN101852242A (zh) * | 2010-06-15 | 2010-10-06 | 徐州巧力威新型机械厂 | 一种环筛支撑轴 |
| CN102146954A (zh) * | 2010-02-08 | 2011-08-10 | 哈米尔顿森德斯特兰德公司 | 空气循环机的空气轴承轴 |
| US20140355917A1 (en) * | 2013-05-30 | 2014-12-04 | Kuo-Chen Chang | Connection structure for a shaft and a bearing |
-
1987
- 1987-03-10 JP JP62055773A patent/JPS63221838A/ja active Pending
Cited By (5)
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