ゴムベローズの種類、材質、用途を解説

ゴムベローズというのは、 エラストマー材料で作られた、柔軟なアコーディオン状の保護カバーまたはコネクタ 。その主な役割は、機械システムの膨張、圧縮、曲げ、位置ずれなどの動きに対応しながら、ほこり、汚れ、湿気、その他の汚染物質を遮断することです。シャフト、ロッド、ジョイント、ボールねじなどの脆弱なコンポーネントの周囲にしっかりとしたバリアを形成することで、ゴム製ベローズが 機械の耐用年数を保護されていない部品よりも最大 3 倍延長します 過酷な環境で。これらは自動車や航空宇宙から建設重機に至るまでの産業に不可欠であり、特定の移動長や直径に合わせてカスタム成形または縫製することができます。

とは何ですか ゴムベローズ

ゴム ベローズの核心は、山と谷が交互に重なる一連の渦巻きを備えた円筒形または円錐形のコンポーネントであり、バネのような屈曲能力を与えます。を通じて製造することができます 成形、浸漬、またはブロー成形プロセス 、強度と耐圧性を高めるために生地補強層が含まれる場合があります。金属ベローズとは異なり、ゴムベローズは優れた振動減衰、騒音低減、および非軸方向の動きに対応する能力を備えています。一般的な工業用ゴムベローズは、次のように圧縮できます。 伸びた長さの 10 ～ 20% これは、長さ 100 mm のベローズがわずか 10 ～ 20 mm に折りたたまれる可能性があることを意味し、コンパクトなスペースで優れたストローク適応力を提供します。

主な機能と保護効果

ベローズは、単なるシールを超えたいくつかの重要な機能を実行します。その保護効果は測定可能であり、メンテナンスコストを直接削減します。

• 汚染物質の排除: 複雑な構造が、ほこり、金属片、水、研磨粒子を捕らえて、精密ベアリング、親ネジ、油圧シリンダ ロッドから遠ざけます。これにより、早期故障の原因となる摩耗が防止されます。
• 潤滑剤の保持: グリースとオイルが保護されたジョイント内に留まり、安定した潤滑が保証されます。 CV (等速) ジョイントのベローズが破れると、わずかな時間でグリースの損失やジョイントの故障が発生する可能性があります。 500マイルの運転 .
• 動きの調節： ベローズは、軸方向の伸張と圧縮、横方向のオフセット、および角度の偏向を同時に処理できます。通常、単一のゴム製ベローズで耐えることができます。 最大 15 度の角度ずれ シールを失わずに。
• 振動と騒音の遮断: 弾性ゴムが振動を吸収し、接続部品を疲労から保護し、伝達ノイズを低減します。 3～8 デシベル 硬質カバーとの比較。
• 圧力と温度の封じ込め: ダクトや配管では、ゴム製ベローズがフレキシブル コネクタとして機能し、熱膨張や振動を吸収します。真空から真空までの内部圧力に対応できます。 50 psi (3.4 バール) 補強次第。

一般的なゴムベローズの材質とその特性

ゴム配合物の選択により、耐薬品性、温度範囲、寿命が決まります。以下の表は、ベローズの製造に広く使用されている 4 つのエラストマーを比較しています。

ゴムベローズの形状と構造別の種類

さまざまな形状と製造方法により、特定の設置条件や移動要件に適したベローズが作成されます。

• 複雑な蛇腹: 最も一般的なタイプで、畳み込みの高さが均一または変化します。それらは、真っ直ぐな円筒形、先細り、または円錐形にすることができます。コーン ベローズは、テーパー スピンドルをカバーする場合など、一方の端が大きく固定され、もう一方の端が小さく固定されている場合に最適です。畳み込みジオメトリによって圧縮率が決まります。深い畳み込みにより、次の圧縮を達成できます。 90% .
• シームレス成形ベローズ: 継ぎ目のない一体品として製造されており、液体に対する最高の完全性シールを提供します。これらは、水の浸入が致命的となる油圧シリンダのロッド カバーに使用されます。最大長は金型のサイズによって制限され、通常は最大長さです。 24 インチ (600 mm) 標準ツーリング用。
• 縫製または加工されたベローズ: ゴムでコーティングされた生地シートをカットして縫製し、シームシールして作られています。これらは、 10 フィート (3 メートル) 直径が大きく、工作機械の長いボールねじやリニアレールの保護に適しています。これらは、CNC マシンでは「ウェイ カバー」と呼ばれることがよくあります。
• ブロー成形ベローズ: ダクトや軽量保護カバーなどに使用されます。肉厚が薄く、自動車の吸気ブーツなどの大量生産に経済的です。

さまざまな業界にわたるアプリケーション

ゴム製ベローズは、可動部品を密閉しておく必要がある場所に広く使用されています。次の例は、その範囲を示しています。

• 自動車: 等速ジョイントブーツ、ステアリングラックジャバラ、ショックアブソーバーダストカバー。破れた CV ブーツは CV ジョイントの故障の主な原因であり、 CV ジョイント交換の 80% ブーツの損傷が原因です。
• 工作機械: CNC 旋盤やフライス盤のウェイ カバーは、精密リニア ガイドを高温の切りくずやクーラントから保護します。リニアベアリングに埋め込まれた単一のチップにより、次のような問題が発生する可能性があります。 5,000 ～ 20,000 ドルの損害と生産時間の損失 .
• 油圧および空気圧: シリンダーロッドベローズは汚れによる傷やシールの損傷を防ぎます。油圧シールの寿命を延ばすことができます。 2～4回 鉱山および建設機械で。
• HVAC および産業用ダクト: ゴム製ベローズ コネクタは、配管システム内の振動と熱膨張を吸収し、フランジにかかる応力を軽減し、騒音の伝達を最小限に抑えます。
• 鉄道: 車両間通路のベローズは車両を接続し、天候、風、騒音から乗客を守りながら柔軟性を可能にします。ひび割れすることなく何百万サイクルにも耐える必要があります。
• 医療機器: 人工呼吸器や呼吸器のシリコン ベローズは、簡単に洗浄してオートクレーブ滅菌できる、無菌で柔軟な空気経路を提供します。 134℃ .

設計要素とサイジングのガイドライン

ゴム製ベローズを選択またはカスタム設計するには、いくつかの重要な寸法と動作パラメータを指定する必要があります。メーカーは通常、次のことを要求します。

• 伸張長と圧縮長: ストロークを定義する、完全に伸ばされた長さと完全に折りたたまれた長さ。一般的なベローズは次のように圧縮できます。 伸びた長さの 15 ～ 25% 標準的な畳み込みを使用します。 200 mm まで伸ばされたベローズは、30 ～ 50 mm まで圧縮される可能性があります。
• 取り付け直径: 両端の内径と外径は、シャフトとハウジングまたはクランプに一致する必要があります。一般的なクランプ方法には、ホース クランプ、タイ ラップ、一体型カフなどがあります。
• 環境とメディア: 極端な温度、化学薬品の飛沫、紫外線への曝露、油や切削液との接触により、ゴム配合物が変化します。たとえば、工作機械のクーラント スプレーの近くにあるベローズは、EPDM ではなく、耐油性のネオプレンまたはニトリルでなければなりません。
• 圧力と真空の要件: ベローズが内部圧力を受ける場合は、壁の厚さと生地の補強を指定する必要があります。強化されていないシリコンベローズは、 5 ～ 10 psi 、生地で強化された EPDM ベローズは、 30 ～ 50 psi .
• 平均サイクル寿命: CV ブーツなどの動的用途のベローズは数百万サイクルに耐えられるように設計されていますが、ゴム配合物と畳み込みプロファイルを最適化する必要があります。天然ゴムは優れた疲労寿命を提供し、シリコーンは極端な温度耐久性を提供します。

インストールとメンテナンスのベストプラクティス

正しい取り付けと定期的な検査により、ベローズの寿命が最大限に延長されます。まず保護されたシャフトまたはロッドが清潔で乾燥していることを確認して、ゴム製ベローズを取り付けます。ベローズをねじらずに所定の位置にスライドさせ、適切なクランプで両端を固定します。 設置中にベローズを設計された延長長さを超えて伸ばさないでください。 これにより永久変形が生じ、ストローク容量が減少する可能性があるためです。アセンブリの周りを包み込む分割ベローズの場合は、継ぎ目を汚染物質のスプレーの方向から遠ざけるように調整します。

メンテナンスには、亀裂、切断、油の膨潤、硬化がないか定期的に検査する必要があります。自動車用途では、オイル交換のたびに CV ブーツを検査してください。早期に発見された小さな破れは、以下の費用でブーツ交換で修理できます。 150ドル 、完全なCVジョイント置換と比較して、 $400 – $900 。工作機械では、ウェイカバーベローズのたたみ込み部分に切りくずが溜まっていないか確認し、きれいに拭きます。屋外用油圧シリンダの EPDM ベローズを適切にメンテナンスすると、長持ちします。 8～12歳 交換が必要になる前に。致命的なシールの破損を防ぐために、深い亀裂や弾性の低下が見られるベローズは交換してください。