回転体を支持するﾎﾞﾙﾄの強度計算について

Question

いつもお世話になっております。
下記の様な構造物の設計を検討しております。
　『急停止した場合に、ﾎﾞﾙﾄがもつか？』
の判定を行ないたいのですが
慣性、ﾄﾙｸ、安全率を考慮した回答、考え方のｱﾄﾞﾊﾞｲｽを
お願い致します。
　〈仕様〉
MAX回転数　　　　　 ：　3000min^-1
ｼｬﾌﾄ（中実）径　　　：　φ60mm
回転体（中空）外径 　:　φ180mm
　　　　　　　内径　：　φ 60mm
　　　　　　　厚さ　：　　50mm
回転体をｼｬﾌﾄに通し
M６ﾎﾞﾙﾄ（φ80P.C.D、60度等配）6本で固定
材質は全て鉄です。

＿50＿＿
ｼｬﾌﾄ        _|       |
↓         | |       | 
  M6ﾎﾞﾙﾄ →| |       |
-----------| |       |
 φ60       | |       | φ180
           | |       |
-----------| |       |
  M6ﾎﾞﾙﾄ →| |       |
　         |_|       |
             |       |
             ￣￣￣￣
　　　　　　　　↑回転体

Accepted Answer

回転体（ドーナツ）の慣性モーメントを求め、想定される急停止の角加速度を設定すれば発生トルクがわかります。
トルクがわかればボルトにいくらせん断力が掛かるかわかりますね。
衝撃の安全率は12～15倍みましょう。

慣性モーメントI：=W(R^2+r^2)/2[kgm^2]
角加速度α：[rad/s^2]
トルクT：=I×α[Nm] or I×α/9.8[kgm]
ボルトに掛かるせん断力＝T/(PCD./2)/6本＜許容せん断応力

慣性モーメントの計算式に誤字がありますが計算結果は合ってるようです。
しかし3000rpmで5秒なら、機械によりますが加速より遅いですね・・・
というより、
軸をφ60で選定したのだから、その軸が伝動出来るトルク（270Nmくらい）であっても壊れないように設計するという方が望ましいですよ。
とすればM6じゃ弱いっすね。見た目にもバランスいいとはいえない。

追記のトルクの件は
１）と２）では１）のトルクの方が２）の２倍大きい。
もし同じトルクの条件を書きたかったのであれば、１）のFをF/2にすべきです。１）のFはボルト3本分しか見てないでしょ。

Answer

軸と回転体の締結にメカロックもいいかもね。
軸のフランジを機械加工で成形しなくてもよくなり
材料費、加工費が低く抑えられるしね。

Answer

ボルトはリーマボルトを使用するのでしょうか？強度的に持つとしても、ゆるみが生じる恐れがあります。リーマボルトを使用するか、せん断をボルト以外のテーパーピン等で受け持つ設計のほうがいいと思います。そうすることで、回転体のトルクをボルトの締め付け力によって生じる摩擦力で受け持つことができます。ボルトがゆるむと摩擦力も低下するので、ゆるまないことが前提になります。ゆるんでも、テーパーピンでせん断力を受けることができます。
ご存知だと思いますが、ボルトには強度区分があり、許容できる軸力の規格があります。設計する際は考慮してください。極端な例ですが、12.9で設計したのに、現場で4.6が使われる恐れもあります。十分注意して下さい。

回答１の補記質問に関する回答になれば幸いですが
フランジ形固定軸継手でリーマボルトに生ずるせん断応力は
せん断応力＝トルク/（ボルト本数*あたり具合係数*Ｐ.Ｃ.Ｄ/2*リーマボルト断面積）
となります。当たり具合係数は普通は0.5で、リーマ穴の位置・径精度がよければ１でも構いません。
表面あらさや寸法公差はＪＩＳ Ｂ１４５１が参考になると思います。

回転体を支持するボルトの強度計算について