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軸に加わる変動荷重、衝撃荷重   忘れたらアカン ものづくり

忘れたらアカン、ものづくり のブログを書いている、マーシーです。

今日は、軸にかかる変動荷重、異常荷重について述べます。


■考慮が必要なエネルギー伝達回転軸にかかる変動荷重,異常荷重

 (1)クランク軸
    クランク軸にかかる荷重は往復部分の慣性力とピストンクランク
  軸にかかる荷重、クラシクピン部周辺の不平衝部の回転による荷重
  などの合成された典型的な繰返し変動荷重であります。

 
 (2)クランク機関で駆動される回転軸
    クランク機関の変動荷重は、一般にフライホイールによってある
  軽度その変動量が減少されて回転軸に結合されるが、完全には消去
  できません。除去できない分は回転軸に繰返し変動荷重となって伝達
  されます。 
 
 (3)衝撃荷重
    クラッシャーなどは、原動機のトルクだけではピーク時の負荷を
  まかなえないので、フライホイールを使ってフライホイールのエネル
  ギ一放出によりこれをカバーすることを設計に含めています。フライ
  ホイール(電動機のモータもフライホイールの一部)が定格回転数から
  急減速する場合に、放出するトルクの最大値が衝撃荷重となります。
    この種の衝撃荷重は、軸以外のところで軸に伝わるその最大荷重
  を制限しない限り無限大となる可能性があります。考えられる場合は、
  軸以外のところで軸にかかる最大荷重を制限する様に設計する必要が
  あります。
 
 (4)クラッチイン
    GD2の大きい停止している軸系をクラッチインするような場合、
  摩擦クラッチその他でスリップによって軸系にかかる荷重が自然に制限
  されるものもありますが、噛合クラッチのように制限されないものに
  ついては、相手側と同じ速度にしてからクラッチインする必要があります。
 
 (5)急速始動/急停止
    駆動軸側と従動軸側が動力的に相対応した一般の場合は、始動時に
  駆動側の発生し得る動力には限界があるので、あまり問題は起こりませ
  んが、主機の駆動機から補機を始動する場合のように、動力的に不相応
  の組合せのものを急速始動すると補機側には過大な急速始動となり、
  過大トルクが付加される場合があります。
    一方急停止のときも、平常駆動動力の割にGD2の大きい高速機械
  などを、停電などで急停止すると慣性力で軸にぺ異常に大きいトルクを
  発生します。
 
 (6)駆動軸の正逆回転側が逆に回される場合
    ターニング装置だとか、中間速までの予備加速装置などが、主機の
  側から回転される様なことが起こると、異常に大きいトルクや回転が
  逆方向に強制されます。これは非常に危険ですので、逆回転方向には
  回されない機構が必要です。

 (7)負荷の急変動
    高速回転機械の中を流れる液体、気体の中に突然抵抗の異なるもの
  が飛び込んできたり、回転体に衝撃を与えるような異物が飛び込んでき
  たりすると、流れの中の機構は突然トルクの大幅な急変動を伴うことに
  なります。こうした環境に設置される機械は、その衝撃に耐えるように
  計画するか、この衝撃が起こらないようにするか、こうした負荷異常に
  対して軸系にかかる負荷を制限をするスリップ機構なり、シャーピン
  機構なりを考慮する必要があります。

 (8)インバータモーター
    交流電源で可変速が可能なため、インバータモーターが採用される
  場合が多くなっていますが、このインバータモーターの使用範囲に軸系
  の固有振動数が近接しないように設計上検討する必要があります。 
 
 
図解 モノづくりのための やさしい機械設計
図解 モノづくりのための やさしい機械設計有光 隆 八木 秀次


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