中空軸圧入時の軸の内径変化について

質問

穴に中空軸を圧入する場合には、直感的には
穴側（圧入される側）の外径が大きくなり、
軸側（圧入する側）の内径が小さくなると予測します。

いま、圧入するカラーにすきまばめで軸を挿入する構造を検討中です。

文献で調べたところ、穴側の外径の変化量を計算する式はありますが、
軸側の内径の変化量を計算する式は見つかりませんでした。
変化０とみなせるということなのか、別な計算式があるのか、
どちらかわかりません。

圧入時の軸側の内径変化について考慮するべきなのかどうか、
教えてください。

回答No.7

noname#230359

これではダメでしょうか。
オイレス工業さんのブッシュの計算式です。

http://www.oiles.co.jp/bearing/sekkei/hameai/index.html

回答No.6

noname#230359

参考意見です
内径以上に表面状態についても考慮されたほうが良いと思います
耐久テストの結果に影響するとともに原因がわからなくなる要因です

参考URL：

http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/

回答No.5

noname#230359

とにかくカラーと軸がルースになればいいのであれば
一番簡単な考え方は
ハウジングの内径は膨張せず変わらないとし、
ハウジングとカラーのシメシロ分だけ、
カラーの内径が収縮する
そして、カラーと軸がスキマバメなる様に公差設定するですね。
この簡易方法と詳しい各部品の伸縮量を計算した値を比較検討して
設計されたらどうでしょうか

回答No.4

noname#230359

せっかく計算されてもそれぞれの真円度や表面の仕上げ，材質によって状況が変わる場合もあるので注意した方が良いと思います．
アルミなどやわらかいものは加工面のつぶれや変形量が大きくなるので，計算よりもしめしろによる変化量は小さくなる傾向にあります．
この点については相手が「ブロック」なので圧入による伸びは小さいと思われますが，ハウジング穴およびカラーの真円度が悪いと，ギリギリの設計にするとルーズのつもりが部分的にひっかかり圧入しないと入らないという事も考えられます．
軸挿入時に多少の引っ掛かりがあっても問題なしということであれば良いのですが，完全ルーズを要求するならばＨ勘合でも大きめ狙いが安全ではないでしょうか．

回答No.3

noname#230359

このケースならベアリングのハメアイ時の式でよいと思います。
NTNの技術データ（PDF）のURLを添付しますのでご確認ください。

手順としては、中空軸の内径方向の変位分、
穴と軸のスキマが少なくなるので、
この少なくなった時にスキマバメになる様に軸径公差を決定する
でＯＫと思います。

参考URL：

http://www.ntn.co.jp/japan/product/catalogmenu/pdf/pdf-bearing/a_100_105.pdf

補足

ご回答ありがとうございます。

添付していただいた参考資料を見ると面圧と応力の式がのっていますが、
この式で面圧Ｐを計算し、その値を下の式に入れて計算するということでしょうか？
δ＝２Ｐ・Ｄ＾２・ｄ／［Ｅ（Ｄ＾２－ｄ＾２）］
δ：内径変位、Ｐ：面圧、Ｄ：外径、ｄ：内径、Ｅ：ヤング率

変位計算後の軸径公差の決定方法については了解しました。

回答No.2

noname#230359

プラスチック屋の門外漢です。分厚いステンレスのリングをコストダウンのため、厚みを半減にしたリングをインサート成形したところ、樹脂の収縮圧力でリングの内径が縮まり、規定のシャフトが入らなくなりました。

圧縮圧力(p)と内半径変位(δ)との間には、
δ=-2xpxroxroxri/E(roxro-rixri) ro:外半径、ri:内半径
という式が、どこかの材料工学の本にありましたが、使えないでしょうか?

お礼

ご回答ありがとうございます。

やはり実際カラーの内径は縮まるということですね。
教えていただいた式は、文献で見つけたハウジング側の外径変化の式と同じ形をしています。ハウジングの外径の増加とカラーの内径の減少は同じ現象なので式も同じ形をしているのが自然だと思います。この式を使って計算してみます。

回答No.1

noname#230359

すき間ばめですよね。
すき間ばめは、穴より軸が小さいので、軸が小さくなることはありません。
中間ばめで、押し込んで挿入できる程度です。
しまりばめの時は、穴の変化を考慮しますが、穴H7,軸g5で出来ていていれば、挿入時の相互の変化はないハズですが。
まっすぐ挿入できる構造を検討することが成功の鍵でないでしょうか。

こちらが理解していませんですいません。
その後どうなりましたか。
ウチのシュミレーターで行ってみたのですが、結果は、φ20Ｈ７は、Ｈ７でなくなります。
一応、φ２５、φ２０の部分を公差の中心とし計算させたところ、０．０２２～０．０３７小さくなります。（?の外径はφ３５で）
よってφ２０e７が入らなくなる可能性もあります。
途中の計算はわかりませんが、おそらく体積分が中に逃げてくるのでしょうね。

補足

さっそくのご回答ありがとうございます。
ただ質問文がわかりにくく、誤解されてしまったようなので補足します。
今回考えている構造には、
　?外径∞（とみなす）、内径φ25H7の「ブロック」
　?外径φ25p6、内径φ20H7の「カラー」
　?外径φ20e7の「軸」
の３つが登場しています。ブロック?にカラー?を圧入し、さらにカラー?に軸?をすき間ばめで挿入する構造です。（ちなみに?に?を圧入しているのは?の強度上の問題をクリアするためです）
カラー?の内径と軸?の外径はすき間ばめになっていますが、ブロック?にカラー?を圧入した影響でカラー?の内径が小さくなってφ20H7とみなせなくなるのではないかと心配しています。
よろしくお願いします。