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Oリングのつぶししろと加重の関係が知りたいです
2023/10/13 18:19
- Oリングのつぶししろと加重の関係を知りたいです。
- Oリングの規格表にはつぶししろが書いてありますが、加重に関する情報は見当たりません。
- ニトリルゴムとシリコンゴムのOリングについて、内径が８と１０の場合のつぶししろと加重の関係について教えてください。
Oリングのつぶししろと加重の関係が知りたいのです…
2004/09/13 08:23
Oリングのつぶししろと加重の関係が知りたいのですが？
Oリングの規格表に適正なつぶししろは書いてありますが、それに必要な加重が、どの表にも見あたりません。
平面につぶした場合だけでも良いので、Oリングの材質と大きさと加重と変形の関係の、表または計算式が有れば教えて下さい。
具体的にはニトリルゴムとシリコンゴムで、内径は８と１０（Ｐ８とＰ１０）の場合が、とりあえず知りたいと思っています。
質問者が選んだベストアンサー
＞何度もご回答ありがとうございます。
Ｏリングの断面積が溝の断面積より大きいときに、無理に圧縮しようとすると体積
的にはみ出てしまうのは分かります。
十分に溝の面積が大きいとき、Oリングの輪面に垂直な方向から平面で加重したと
きOリングの断面直径が押された方向に２割縮む変形をさせる力が分かればいいと思
います。
今回の実際の場合は平面ではなく２つの円錐面の間にOリングを挟むことになりま
すが・・。
こちらこそ，何度も申し訳ありません。
やっと，判りました。「２つの円錐面の間にOリングを挟む，変形はするが圧縮はされない，直径が押された方向に２割縮む」ということですね。
それであれば，縦弾性係数を使い，「フックの法則」で計算できます。
σ＝Ｐ／Ａ， σ＝ε・Ｅ， ε＝ΔＬ／Ｌの関係から，
Ｐ＝Ａ・ΔＬ／Ｌ・Ｅ
ここに，
σ：引張応力（または圧縮応力），Ｐ：引張荷重（または圧縮荷重），Ａ：引張荷重（または圧縮荷重）と直角方向の断面積，ε：ひずみ，ΔＬ：ひずみ量，Ｌ：元の長さ
Ａ＝π・（Ｏリング内径）・（Ｏリングの太さ）＝π x 10 x 1.9＝55.7mm2（代表面積としたが，実際には数分の一になるが），
ΔＬ＝Ｏリング太さの２割＝0.2 x 1.9＝0.38ｍｍ，
Ｌ＝Ｏリング太さ＝1.9mm，
Ｅ＝ゴムの縦弾性係数＝0.0010.006GPa＝0.006GPaとみて＝0.61kg/mm2
よって，
P＝55.7 x 0.38/1.9 x 0.61＝6.8kg
実際には，前述の断面積Aの仮定からみて，この計算結果の数分の一になると推測できる。つまり，強度計算では無視できるほどの荷重である。
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＞実を申しますと、今回は少し変則的かも知れませんが、パイプの途中にこの機構を
入れてON/OFＦの弁として使っています。弁の移動はパイブの軸方向で、すり鉢状の
開口部に、はちまき状にOリンゴを付けた円柱がはまって栓をするようになります。
圧力は０－１気圧で、圧力が下がると弁が引き込まれて更に閉める方向に加重が働
きます。この弁を最初に押しつける力がどのくらい必要かを知りたかったわけです。
まったく円滑な面なら良いのですが、傷が付いたり、ゴミが挟まったりしますので、
とりあえず適正つぶししろまで押しつけようと思いました。
なんとなく「こうかな？」と取付状態を想像しますが，よく判りません。
＃３で「Ｏリングの断面積＜溝の断面積」のことを書きましたが，実はこの関係はＯリングの使用上重要なのです。この関係を逆転して使用すると，時間とともにＯリングが歪んでしまい，弾性が落ちてきてシールできなくなります。
お礼
2004/09/13 18:06
何度もご回答ありがとうございます。
Ｏリングの断面積が溝の断面積より大きいときに、無理に圧縮しようとすると体積的にはみ出てしまうのは分かります。
十分に溝の面積が大きいとき、Oリングの輪面に垂直な方向から平面で加重したときOリングの断面直径が押された方向に２割縮む変形をさせる力が分かればいいと思います。
今回の実際の場合は平面ではなく２つの円錐面の間にOリングを挟むことになりますが・・。
>ところで、「弾性があるので，限りなく０（ゼロ）に近くなり・・」とはどういう意味でしょうか。
yukioさんは、内部の圧力がOリングをつぶしている力に比べて、Oリングが取り付け時につぶしている力は十分小さいということをおっしゃってると思います。
つぶすといっても、取り付け部の面取りなどによって変わってしまうと思いますが。
お礼
2004/09/13 15:29
ご回答いただきましてありがとうございます。
おっしゃる意味はよく分かりました。
実を申しますと、今回は少し変則的かも知れませんが、パイプの途中にこの機構を入れてON/OFＦの弁として使っています。弁の移動はパイブの軸方向で、すり鉢状の開口部に、はちまき状にOリンゴを付けた円柱がはまって栓をするようになります。圧力は０－１気圧で、圧力が下がると弁が引き込まれて更に閉める方向に加重が働きます。この弁を最初に押しつける力がどのくらい必要かを知りたかったわけです。まったく円滑な面なら良いのですが、傷が付いたり、ゴミが挟まったりしますので、とりあえず適正つぶししろまで押しつけようと思いました。
＞ところで、「弾性があるので，限りなく０（ゼロ）に近くなり・・」とはどういう
意味でしょうか。
例えば、１０Ｐのものでも２割のつぶしを掛けるには相当の力を必要とすると思いま
すが・・。
Ｏリングの断面積とＯリング溝の断面積を比較すると，溝の断面積のほうが２０％ほど大きいと思います。そして，ゴム材料の硬さは，ショアＨｓ≦１００でしょうから，溝に入れられたＯリングは，押さえつけられると，溝の形状に沿って変形します。変形はしますが，溝の断面積のほうが大きいので，圧縮されません。この変形させる力は，ほとんど０（ゼロ）に近いということです。厳密には変形させる力が必要ですが，微小の力になり，シールしようとする容器の圧力に耐える荷重がはるかに大きいので，計算上無視できるのです。
溝の断面積をＯリングの断面積よりも小さくして，Ｏリングを圧縮させる場合には，相当の力が必要ですが。
お礼
2004/09/13 15:28
再度ご回答いただきましてありがとうございます。
おっしゃる意味はよく分かりました。
実を申しますと、今回は少し変則的かも知れませんが、パイプの途中にこの機構を入れてON/OFＦの弁として使っています。弁の移動はパイブの軸方向で、すり鉢状の開口部に、はちまき状にOリンゴを付けた円柱がはまって栓をするようになります。圧力は０－１気圧で、圧力が下がると弁が引き込まれて更に閉める方向に加重が働きます。この弁を最初に押しつける力がどのくらい必要かを知りたかったわけです。まったく円滑な面なら良いのですが、傷が付いたり、ゴミが挟まったりしますので、とりあえず適正つぶししろまで押しつけようと思いました。
Ｏリングを適正につぶす場合に，適正な荷重はいくらかということでしょうか。
そうであれば，ニトリルゴムやシリコンゴムは弾性があるので，限りなく０（ゼロ）に近くなり，計算上では荷重を０（ゼロ）で計算します。このため，メーカのカタログや資料には，適正荷重が載っていないと思います。
実際には，数グラム数十グラム程度の微小の力が必要なのですが，シールしようとする容器の圧力に耐える荷重がはるかに大きいので，計算上無視できるのです。
もし，ご質問の主旨が違うのであれば，下記に問い合わせるのがいいと思います。
http://www.valqua.co.jp/
Ｏリングメーカでは，各種ゴムの平板を圧縮したときの圧縮応力のデータを持っています。
お礼
2004/09/13 11:58
早速のご教示を頂きましてありがとうございました。
ご紹介いただいたhttp://www.valqua.co.jp/ に、問い合わせを出してみました。
ところで、「弾性があるので，限りなく０（ゼロ）に近くなり・・」とはどういう意味でしょうか。
例えば、１０Ｐのものでも２割のつぶしを掛けるには相当の力を必要とすると思いますが・・。
お礼
2004/09/13 19:32
ご親切に最後まで教えていただきありがとうございました。
お陰様で、考え方と、数値のオーダーが分かりました。
細かい値は、ご紹介していただいたメーカからの回答を待ってみます。
重ねてありがとうございました。勝手ながらできましたら次回も宜しくお願いします。！！