２０００ｔプレス機の製作

Question

２０００tプレスを作ることになり、その柱部分の設計を素人の私がする事になりましたがどうしたら良いものかまったくわかりません。

材料SS400　柱の長さ8000?

・１本当たりに掛かる重量（７５０ｔで求めてますが、適正値わからず・・・）。
・柱の歪み（伸び）の値（どれ位まで歪んで良いか検討もつきません）
・断面積（歪みの値が求まらずわかりません）。
・座屈などの計算は必要なのかどうか。

訳もわからず伸びを0.1?、応力を192GPaで計算しました所、
断面積が約3125000mm2となりましたが、約1768?*1768?と他のプレス機と比べると、とてつもなく大きな値になりましたがこの値ってどんなものなのでしょうか？

まったくのど素人に知恵をお貸し下さい。

応力を192GPaでは無くて、ヤング率が１９２GPaでした。

プレスの構造自体、自身の考えと異なってましたのでこの質問を打ち切りたいと思います。

アドバイスを頂いた皆様、誠に有難う御座いました。

Accepted Answer

回答（２）の者です。
◆ 1本当たりに掛かる重量（750tで求めてますが、適正値わからず…）
　　　　　　　　　　　　↓
　 2000t用プレスで、支柱が2本なら1000t/本、支柱が4本なら500t/本です。
◆ 柱の歪み（伸び）の値（どれ位まで歪んで良いか検討もつきません）
　　　　　　　　　　　　↓
　 回答（２）で示した計算式（許容応力＝力÷断面積）で、断面積を求め、　 その断面積では何mm伸びるかを提示する使用方法で良いと考えます。
◆ 断面積（歪みの値が求まらずわかりません）
　　　　　　　　　　　　↓
　 回答（２）で示した計算式（許容応力＝力÷断面積）で、断面積を求め
　 ます。断面積＝力÷許容応力となります。
◆ 座屈などの計算は必要なのかどうか
　　　　　　　　　　　　↓
　 圧縮荷重が殆ど掛からないので、その必要がないと考えます。
　 念のために、柱に掛かるプレス機の重量を確認し、計算してみると良い
　 でしょう。
さて、2000t用プレスですが、それより大きな力が加わる事も考慮し、計算
はSS400の降伏点が215N/mm2（MPa）以上で計算し、安全率12で215N/mm2÷12
＝17.9N/mm2を許容応力とします。そして、2000t＝2000000kg＝19600000Nから
19600000N÷17.9N/mm2＝1094972mm2が総断面積値となって、
★ 2本支柱なら、1094972mm2÷2＝547486mm2で、√547486mm2＝739mm≒750mm　 となり、750mm角の支柱が2本
★ 4本支柱なら、1094972mm2÷4＝273743mm2で、√273743mm2＝523mm≒550mm　 となり、550mm角の支柱が4本
で求めます。
その時の歪みは、19600000N×8000mm÷(192000N/mm2×1094972mm2)＝0.746mmとなります。
以上を、確認資料にして下さい。

そして、SS400の一般構造用圧延鋼材を使用するのではなく、
S45CやS55Cの機械構造用炭素鋼鋼材を使用して、上述の断面積を確保する
方が良いでしょう。許容応力値はSS400の値を使用して、使用材のみ変更
する。（S45Cは丸材、S55Cは角材の使用方法が一般的です）

Answer

基本計算は以下提示の式で良いと思います。
　　　(W) * (l)
(A) = ━━━━━　
      (E) * (?l)
機械剛性の制限を ひずみ(ε)＝(?l)/(l)≦0.1/8000＝0.0000125
としているのが，妥当か？と言う質問だと考えます。
回答(2）さんの許容応力　33.3MPaを採用すると上式から
σ＝(W)/(A)＝33.3≧(Ｅ)(ε)＝192000(ε)　ですから
(ε)≦0.000173　となります。
提示の制限はこの条件に比して，高剛性を要求していることになります。

Answer

初めから玄人の人間は居ないし、素人と予め断って失敗した時の逃げ道にする
ようなこともしてほしくはない。と初めに言っておきますね。また装置が巨大
になっても物理法則や機械力学が及ばない訳では無いからビビラないことです

もし私が設計するならば、まづビーム部分に加わるプレスの反力による曲げが
柱にも当然伝播し実際は柱には圧縮ではなく殆ど曲げが加わると思うんですが
（ただし、ビームが柱に4Pのガイドで上下するような感じだと想定してみた）
で、「その時に必要な柱の剛性は、一体幾らにすべきですか？」と先輩に聞く

分かることと分からないことを明確に先輩に伝えないと仕事は進まないと思う

Answer

比較できる他のプレス機があり、仕様およびコスト的に構造を踏襲
することが可能であれば、先ずは比較検討を行なった上で、上司や
先輩に相談することをお奨めします。
１品モノか量産モノかわかりませんが、柱の構造（中空で補強リブの
配置）や材質（板金溶接or鋳鉄）でも仕様に大きく影響を及ぼすと
考えます。

回答(1)さん(2)さんのお考えにも大いに賛同いたします。

Answer

貴殿の計算内容が？？です。
応力192GPa＝192000MPa＝192000N/mm2≒19200kg/mm2となり大き過ぎますよ。
さて、簡単にはSS400の降伏点が215N/mm2（MPa）以上であり、安全率を衝撃的
な荷重値12にしますと、215N/mm2÷12＝17.9N/mm2が応力となります。そして、
2000t＝2000000kg＝19600000Nなので、19600000N÷17.9N/mm2＝1094972mm2と
なり、√1094972mm2＝1046.4mm2≒1050mm2となります。
これでは、如何ですか？
また、貴殿が柱の設計なら、他の設計をしている先輩もいるので、貴殿が考え
た内容を提示して相談する事も良い確認方法と考えます。
それが、チームワークであり、設計仕様の事前すり合わせとなります。

一般的には、SS400の降伏点が400～510N/mm2（MPa）を使用し、安全率12で
計算して、400N/mm2÷12＝33.3N/mm2を応力とします。
そして、19600000N÷33.3N/mm2＝588588となり、
√588588mm2＝767.2mm2≒770mmとなりますが、プレス機なので充分な余裕で
計算しています。
訂正があります。全回答の
√1094972mm2＝1046.4mm2≒1050mm2 ⇒ √1094972mm2＝1046.4mm2≒1050mm
です。御免なさい。

Answer

私も素人ですので、的確なアドバイスなどできようはずがありませんが、
素人が手を出してはいけない領域であることは間違いないように感じます。

そのプレスの設計、製作費用はどの程度と見積もているものでしょうか？

大変失礼ながら、貴殿の退職金よりも何倍も高価な設備と思います。

外部に設計委託するか、少なくともコンサルタントに設計をチェックして
もらうなど必要と思います。

失礼をお許し下さい。

御社内にご相談できる専門家がいらっしゃらないようなことを想像して
しまったので、大変失礼な回答を差し上げました。

ご質問者自信の経験が少ないとしても、社内に信頼できる指導的立場の
方がいらっしゃるならば、他の回答者の方のコメントも参考に、ご自身の
力を発揮なさったらいいと思います。

退職金云々と書きましたが、仕事は組織で責任をもつものですから、組織的
に対応しているのであれば余分な心配はしないことです。余計なことを書い
て失礼しました。

指導的立場の方とのコミュニケーションをよくして、ご自身の技術力アップ
をはかるチャンスとされることを期待します。

２０００tプレス機の製作