重型キャスターの構造と材料解析

公開日：Aug 18,2025

重荷重用キャスターは、産業および物流分野における重要な部品として、その設計の合理性と材料選択の科学性が、設備の稼働効率、耐荷重安全性、および寿命に直接影響します。以下では、コア構造と材料特性の両面から詳細に解析します。

支柱材料と構造：耐荷重能力の中核的保証

支柱は重荷重用キャスターの「骨格」であり、主要な荷重圧力を負担しており、その材料強度と構造設計が耐荷重能力の鍵となります。

材料選択：一般的に高強度金属材料が採用されており、普通鋼板、鋳鋼、および型鍛鋼が含まれます。普通鋼板は中低荷重のシーンに適しており、鋳鋼は鋳造プロセスを通じて複雑な構造を実現し、強度が高く、型鍛鋼は鍛造プロセスを通じて材料密度と力学性能をさらに向上させ、高荷重および耐衝撃性のニーズに適しています。

厚さ規格：鋼板の厚さは耐荷重能力に直接関連し、一般的な規格は 8mm、10mm、16mm と 20mm です。中国石油システム向けにカスタマイズされた耐荷重 12 トンのキャスターのように、特に重いキャスターの場合、鋼板の厚さは 30mm に達することがあり、トレイ（設備との接続における重要な部品）はさらに 40mm 厚の鋼板を採用し、材料を厚くすることで、極端な負荷下での構造安定性を確保し、変形や破損のリスクを回避します。

回転板設計：柔軟性と負荷のバランスの鍵

回転板はキャスターの方向転換機能を実現する中核部品であり、柔軟な回転と負荷の負担という二重のニーズを満たす必要があります。

基礎構造：多くの重荷重用キャスターの回転板は、二層鋼球軌道設計を採用しており、プレス成形プロセスを通じて正確な軌道構造を形成し、さらに熱処理（焼入れ、焼戻しなど）を施して表面硬度と耐摩耗性を向上させ、鋼球が軌道内でスムーズに回転し、摩擦抵抗を低減するようにします。

特重型アップグレード：超高圧負荷のシーン向けに、特重型自在キャスターの回転板は、より大きな応力を受ける平面ボールベアリングを採用し、円すいころ軸受の組み合わせ構造と連携します。平面ボールベアリングはラジアル荷重を分散し、円すいころ軸受はアキシアル圧力を負担し、両者の相乗効果により、キャスター全体の負荷能力が大幅に向上し、数十トン級の耐荷重ニーズに対応できます。

耐衝撃性最適化：耐衝撃性キャスターの回転板は、型鍛鋼の一体成形プロセスを採用し、従来の接続板のボルト溶接構造を排除しています。この一体型設計により、溶接点の応力集中による潜在的な危険が解消され、回転板が衝撃荷重（設備の急停止、衝突など）を受けた際に力を均等に分散させることができ、耐衝撃性能が大幅に向上し、寿命が延びます。

製造プロセスと材料の適合性：性能実現の重要な段階

重荷重用キャスターの製造プロセスは、材料特性に深く適合しており、プロセスの最適化を通じて材料性能を最大限に引き出します。

コアプロセス：

プレス成形：標準化された構造（鋼球軌道、支柱輪郭など）を大量生産するために使用され、寸法精度と一貫性を確保します。

熱処理：金属部品に対して全体的または部分的な熱処理を行い、材料の力学性能を調整します。たとえば、硬度、耐摩耗性、および靭性を向上させ、強度と可塑性のバランスを取ります。

型鍛造プロセス：鍛造により、金属材料を高温下で塑性変形させ、結晶粒構造を微細化し、材料の引張強度と耐疲労性能を向上させます。これは、高応力部品（回転板、支柱の重要なノードなど）に特に適しています。

材料とプロセスの連携：金属材料の高強度と耐久性は、上記のプロセスを通じて十分に発揮されます。たとえば、型鍛鋼の鍛造プロセスと熱処理を組み合わせることで、材料強度は通常の鋼板よりも 30% 以上向上し、同時に良好な靭性を維持し、キャスターが複雑な作業条件下で安定して動作することを保証します。

まとめ

重荷重用キャスターの設計は、「耐荷重安全性」と「耐久性」という2つの主要な目標を中心に展開されており、支柱の高強度材料と厚みを増す設計、回転板の構造最適化とベアリングのアップグレード、および正確な製造プロセスを組み合わせることで、負荷能力、方向転換の柔軟性、および耐衝撃性のバランスを実現しています。工業生産、重物流、特殊装備などの分野では、負荷ニーズと作業条件の特性に適合する重荷重用キャスターを合理的に選択することが、設備の効率的かつ安全な動作を保証するための重要な前提条件となります。

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