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円盤の平行溝に回転トルクをかけた際の強度計算(ネジ頭のマイナス溝の強度)
2023/10/13 23:17
- 半径5mm、高さ20mmのSUS304でできた円柱があり、その上部に幅5mm、深さ5mmのマイナス状の溝を入れます。その円柱の底を固定し、マイナス溝にマイナスドライバーみたいなものを入れてトルクをかけた場合、何kg・cmまで変形せずに耐えれるか?
- 弁棒上部(上記のマイナス溝)が変形してしまわないかなーっと危惧しているのです。
- 溝に入れるマイナスドライバー状(下向き凸状)の形状は、溝とのはめ合いは-0.3mm程度で、長さは溝より長いとします。
円盤の平行溝に回転トルクをかけた際の強度計算(ネ…
2004/05/11 10:45
円盤の平行溝に回転トルクをかけた際の強度計算(ネジ頭のマイナス溝の強度)
設計2年目です。
今回どうしてもわからない強度計算にぶちあたり、
この掲示板で質問してみようと思いました。
---以下、問題---
半径5mm、高さ20mmのSUS304でできた円柱があり、
その上部に幅5mm、深さ5mmのマイナス状の溝を入れます。
その円柱の底を固定し、
マイナス溝にマイナスドライバーみたいなものを入れてトルクをかけた場合、
何kg・cmまで変形せずに耐えれるか?
(ネジ頭とマイナスドライバーのような関係を想像してください)
---問題、ここまで---
自分は片方固定端の梁から解けないかな?と考えたのですが、
梁の横からも固定されているようで、どうもうまく強度計算できません(T.T)
もしくは面圧・・・と考えるも、いい式を見つけられず。
ちなみに全体のモノとしては、一般的なボールバルブです。
バルブを閉状態にして内圧をかけた時に、ボールがボールシールの方に押され、
弁棒を回転させる時、「ボール-シール」の摩擦のため、
回転にけっこう大きなトルクが必要となってくるのです。
そのため、弁棒上部(上記のマイナス溝)が変形してしまわないかなーっと危惧しているのです。
以上、よろしくお願いしますm(_ _)m
ちなみに溝に入れるマイナスドライバー状(下向き凸状)の形状ですが、
溝とのはめ合いは-0.3mm程度で、
長さは、溝より長いとします。
回答 (1件中 1~1件目)
素材の耐圧力×接触面積×有効半径≒最大耐トルク、
素材が耐えられる圧力≒弾性限界の応力、
有効半径≒接触領域の重心までの半径、
でざっと計算できます。
大きなトルクを受け持たせるには、
工具との接触領域の面積と有効半径の積が
大きくなることが必要です。
実際の接触の面積は、部品公差や弾性変形によっても影響を受けます。
また、負担している部分の形状が細かい突起の場合、
長く突き出している場合には、それぞれ剪断、曲げの
変形影響も計算しなくてはなりません。
あくまで、概算です。
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お礼
2004/05/12 13:14
アドバイスありがとうございます。
>素材の耐圧力×接触面積×有効半径≒最大耐トルク
で概算できそうです。
しかし、やはり問題は接触面積になってきますよね、
これはやっぱり実物で試験してみるしかないんでしょうか・・・
また、今回の問題では円柱のφに比べて溝巾が大きく、
トルクを負担する部分が薄く長いため、
その剪断&曲げの変形影響が結構大きくなると思うのです。
その部分の計算がわからなくて・・・
そもそも「凹溝+下向き凸」のはめ合わせを回転させるなという話なんですがね・・・(^^;