銅のブッシング

銅ブッシュのサイズ、材質、仕様を正しく選択するには、適合条件（負荷容量、動作速度、潤滑要件など）と設置シナリオ（シャフト径、ハウジング材質、作業環境など）を組み合わせ、主要パラメータの互換性に焦点を当てる必要があります。以下に、サイズ決定、公差選択、主要パラメータの3つの側面から詳細な説明を行います。

銅ブッシュのサイズは、シャフト径と取り付けハウジングに正確に適合させる必要があります。その核心は、内径（シャフトとの適合）、外径（ハウジングとの適合）、長さの3つの主要パラメータを決定することです。

核心原則：銅ブッシュの内径は、シャフト径よりわずかに大きくする必要があります（フィットクリアランスを形成）。クリアランスサイズは、動作の柔軟性と安定性のバランスを取るために、動作特性に応じて調整されます。

• 低速・高負荷（例：パンチプレス、粉砕機シャフト）：シャフトとブッシュ間の揺れによる局所的な摩耗の増加を避けるために、より小さなクリアランス（0.01～0.03mm）が必要です。
• 高速・低負荷（例：モーターシャフト、ファンシャフト）：銅ブッシュの熱膨張（銅の熱膨張係数≈16*10⁻⁶/°C、鋼よりも高い）のためのスペースを確保し、高温での焼き付きを防ぐために、より大きなクリアランス（0.03～0.08mm）が必要です。
• 良好な潤滑（例：オイルバス、強制潤滑）：潤滑媒体の流動性を向上させるために、クリアランスを適度に大きくすることができます（0.05～0.12mm）。
• 過酷な環境（例：粉塵、乾摩擦/境界潤滑）：不純物の侵入と乾式摩耗を減らすために、クリアランスを厳密に制御する必要があります（≤0.03mm）。
• 材料適応調整：純銅（赤銅）は比較的柔らかいため、変形を避けるためにクリアランスを下限（≤0.02mm）に設定する必要があります。真鍮と青銅は、従来のクリアランスに従って選択できます。
• 計算式：推奨内径d = シャフト径 + フィットクリアランス。シャフト径の精度は通常h6/h7（シャフト公差域）であり、銅ブッシュの内径公差はそれに対応してH7/H8（穴公差域）として選択され、「クリアランスフィット」を形成します。

銅ブッシュの外径は、動作中にブッシュがハウジング内でスライドするのを防ぐために、取り付けハウジング（通常は鋳鉄、鋼板、またはアルミニウム合金）と安定したフィットを形成する必要があります。

• 軽負荷、分解が必要なシナリオ（例：一般的な機械メンテナンス部品）：移行フィット（ブッシュ公差g6、ハウジング公差H7）、固定性と分解の利便性のバランスを取るために、わずかなクリアランスまたは干渉（±0.01mm）を許容します。
• 高負荷、振動シナリオ（例：農業機械、建設機械）：干渉フィット（ブッシュ公差r6、ハウジング公差H7）、干渉量0.01～0.04mm（直径が大きいほど干渉量も大きくなります）で、銅ブッシュがしっかりと固定され、振動による緩みを防ぎます。
• ハウジング材料の適応：ハウジングがアルミニウム合金などの柔らかい材料でできている場合、ハウジングの変形やひび割れを防ぐために、干渉量を半分にします（0.005～0.02mm）。

長さの選択は、短すぎるためにサポートが不十分になることと、長すぎるために熱放散や処理の問題が発生することを避ける必要があります。

• 短すぎるリスク：サポート面積が不足し、単位面積あたりの負荷が大きくなり、銅ブッシュの局所的な圧壊や変形が起こりやすくなります。
• 長すぎるリスク：銅ブッシュの中央部の熱放散が悪い（銅は優れた熱伝導率を持っていますが、過度の長さと直径の比率は熱の蓄積を起こしやすくなります）、処理が難しくなり、コストが高くなります。
• 推奨比率：従来のシナリオではL =（1.2～3）*d（内径）。
• 特別な適応：細長いシャフトや振動条件下では、L =（3～4）*dまで増やすことができますが、熱放散と潤滑を補助するために、軸方向のオイル溝（幅2～3mm、深さ0.5～1mm）を設計する必要があります。
• 材料の制限：純銅は強度が低いため、曲げ変形を避けるために長さを3dを超えないようにする必要があります。

銅ブッシュは動的摩擦環境で動作するため、公差管理は緩いフィット、焼き付き、または過度の摩耗を避ける必要があります。

• 内径公差：H7グレード（例：d = 50mm、公差範囲0～+0.025mm）またはH8グレード（0～+0.039mm）で、同じバッチの銅ブッシュのクリアランスを均一に確保します。
• 外径公差：g6グレード（例：D = 60mm、公差範囲-0.012～-0.002mm）またはr6グレード（+0.028～+0.038mm）で、ハウジング公差と一致させて安定したフィットを形成します。
• 主要要件：同じ銅ブッシュの内径と外径間の同軸度公差≤0.01mmで、偏心による不均一なクリアランスと局所的な摩耗を回避します。

• 真円度公差：≤0.005mm（内径≤50mm）または≤0.01mm（内径>50mm）で、楕円によるシャフトとブッシュ間の「点接触」を回避し、摩耗を激化させます。
• 円筒度公差：≤0.01mm/mで、銅ブッシュの内壁とシャフトの全長にわたる均一なフィットを確保し、力のバランスを取ります。
• 端面垂直度公差：≤0.01mm/mで、端面への不均一な力による軸方向の動きを回避します。

• 内壁粗さ：Ra≤0.8μm（研磨処理）で、シャフトとの摩擦係数を低減します（銅と鋼の間の摩擦係数≈0.15、研磨後0.08～0.1に低減可能）。
• 外壁粗さ：Ra≤1.6μmで、ハウジングとのフィットを改善し、固定の安定性を高めます。
• エッジ面取り：両端を1*45°または2*30°で面取りし、取り付け中にシャフトやハウジングを傷つけないようにし、潤滑媒体の流入を誘導します。

銅ブッシュは主に純銅、真鍮、青銅の3つのカテゴリに分けられます。性能の違いは、適用可能なシナリオを決定します。

• 負荷適応：圧力≤15MPaの場合、真鍮を選択できます。15～30MPaの場合は、錫青銅を選択します。>30MPaの場合は、アルミニウム青銅（高強度、耐衝撃性）を優先します。
• 速度適応：線速度≤3m/sの場合、純銅または真鍮を選択できます。3～10m/sの場合は、錫青銅（耐摩耗性）が適しています。>10m/sの場合は、強制潤滑+青銅材料を組み合わせる必要があります。
• 腐食環境：湿った、酸性媒体（例：化学設備）の場合、アルミニウム青銅または錫青銅（真鍮と純銅よりも優れた耐食性）を優先します。
• オイルフリー/低オイルシナリオ：鉛含有青銅（例：ZCuSn10Pb1）を選択します。鉛は自己潤滑層を形成し、乾式摩耗を低減します。

• オイル溝/オイル穴設計：高負荷および高速シナリオの場合、銅ブッシュの内壁に軸方向のオイル溝（幅2～3mm、深さ0.5～1mm）または環状オイル溝を開け、端にオイル穴（開口部2～4mm）を設定して、継続的な潤滑を確保する必要があります。
• 壁厚設計：従来の壁厚δ=（D-d）/2=3～8mm。高負荷シナリオの場合は、8～15mmに増やすことができます。純銅材料の場合は、強度不足を補うために、真鍮/青銅と比較して壁厚を20％増やす必要があります。
• ストップ設計：激しい振動シナリオの場合、銅ブッシュの外壁にストップ溝（幅3～5mm、深さ1～2mm）を開け、ストップピンで固定して、円周方向の回転を防ぐことができます。