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圧力リーク試験治具の強度とは?どのように計算すれば良いのか?
2023/09/07 03:53
- 外径φ130mmの圧力容器のふたの一部に、センサーなどが取り付けられており、リーク試験用の治具を設計することになりました。治具の強度を計算する方法について悩んでいます。トグルクランプを使って固定することは可能でしょうか?
- ミスミのトグルクランプの締圧力が2000N程度ですので、ふたを固定するためにはこの10倍の強度のトグルクランプを自作する必要があるかもしれません。しかし、トグルクランプでの固定には問題やリスクがあるのでしょうか?
- 治具の操作を簡単にするために、トグルクランプを使いたいと考えていますが、クランプ圧と操作圧力の関係や実際の操作感について知りたいです。操作圧力が現実的かどうかも気になります。
圧力リーク試験治具の強度
2009/06/25 22:26
外径φ130mmの圧力容器のふたの一部に、センサーなどが
取り付けられており、そのリーク試験用の治具を設計することになりました。
ふたの裏側を平面に押し当て、Oリングでシールして、
その内部に4.2Mpa(42.9kgf/cm2)のエアーで圧をかけます。
エアーが当たる部分の面積が、30cm^2ですので、計算してみると、
圧力は、12600Nになりました。(これで正しいでしょうか?)
この部品を上からクランプして、エアーが漏れないように
押さえつけなければなりませんが、その治具の強度をどうやって計算したら
良いのか、途方に暮れています。
ミスミのトグルクランプの締圧力が、大きい物で、2000N程度ですので、
その10倍の強度のトグルクランプを自作すれば、ふたを固定出来るのでは
無いかと考えていますが、この理解で正しいでしょうか。
そもそも、トグルクランプで、これを固定しようというのは、
無謀なのでしょうか。
試験対象の数量が多いので、なるべく簡単な操作で締め付けをしたいと
考えています。
以上、宜しくお願い致します。
昨日から、何度お礼を入力しても、混雑中なので、試しに追記で
お礼を書いてみます。
皆様、ご回答ありがとうございました。
エアーのリーク部分が見えないといけませんので、上部をすっぽりと
覆うようにクランプすることは出来ません。
そのため、あまり邪魔にならないトグルクランプがどうかと考えました。
センサーの位置の関係で、丸いふたの外周付近3点を押さえますが、
トグルクランプ→ボールジョイント→3本の足→足相互間をつなぐリング
という形状にしようと考えていました。
トグルクランプを使った失敗が多いというお話ですので、
もっと良く考えてみました。
その結果、トグルクランプは、死点を通過する際に
最も圧力がかかり、実際にクランプする圧は、死点の圧よりも
弱いような気がします。
死点を通過する際の圧を人間の手でクランプするのには、
かなりの力が必要になります。
また、単純計算で、10倍の強度のトグルクランプは、
操作も10倍の力が必要で、それを人間が操作するには、
300mmの高さの操作レバーは、3mの長さになってしまいます。
ということで、トグルクランプはあきらめます。
ある本に、トグルクランプの圧力の計算方法と、例が載っていました。
その例によると、人間が操作する部分は、クランプ圧の約1/5くらいでした。
ですから12600Nのクランプ圧の場合、単純計算で、2520Nの操作圧力が
必要になりますので、これは現実的ではないと考えました。
質問者が選んだベストアンサー
4.2Mpa(42.9kgf/cm^2)のエア圧で、エアーが当たる部分の面積が 30cm^2
なら、42.9kgf/cm^2×30cm^2=1287kgf、1287kgf×9.8N/kgf=12612Nです。
面積 30cm^2の蓋に掛かる力は、約12600Nです。(Goodです!)
ミスミのトグルクランプの締圧力が、大きい物で、2000N程度ですので、
その10倍の強度のトグルクランプを自作すれば、蓋を固定出来るのでは
無いかと考えていますが、この理解で正しいでしょうか?に関しては、
誤りではありません。
角田興業株式会社さんに、大型の溶接組立式トグルクランプがあります。
最近では、バリクランプと言うそうです。昔からある製品です。
また、角田興業株式会社さんは、昔からクランプの総合メーカーで、
種類も沢山あるので、他で貴殿が気に入る物があるかもしれません。
探してみて下さい。
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その他の回答 (4件中 1~4件目)
ふたがどのような形状をしているのかわからないので、適切かどうかわかりませんが、本体に取付けるのと同じ方法で、ダミー(冶具)に取付けるのが良いと思います。
4.2MPaもエア圧をかけるのはちょっと怖くないですか?圧力容器関係の試験は水圧が基本です。空気だと欠陥があった場合、一気に噴出し、危険なため、私だったら採用しません。
お礼
2009/06/27 17:38
ご回答ありがとうございました。
私も怖いのですが、図面に指示があります。
本体には、溶接するのだと思います。
反力の計算あってますか?
一桁多いように見受けられますが
角田のバリクランプを調べてください
20000Nくらいのものがあります
エアーの反力の10倍は必要有りません
1.5倍くらいで充分です
クランプの締め付け力はオーバーラップ量が変形して
押さえ力となりますので、オーバーラップ良を調整可能な
構造にしておく必要があります
お礼
2009/06/27 16:20
ご回答ありがとうございました。
混雑中でなかなかお礼が入力出来ませんでした。
追記に書いたような理由で、トグルクランプ方式はあきらめました。
どうもありがとうございました。
検算は自分でやってください
トグルクランプを安易に使用して失敗しているリークテスターはいっぱい見てます
なぜ失敗するかというと
トグルクランプの動きは単純な動きではないため ← これが理解できないらしい
大体漏れます
高圧力でエアーなのでちゃんとしたものを作りましょう
液体ならまだいいのですがね
お礼
2009/06/27 16:24
ご回答ありがとうございました。
貴重な体験談ありがとうございます。
私は、文系でこうした計算は初めてだったので、計算結果に不安がありました。
追記に書きましたが、よく考えた結果、トグルクランプ方式はあきらめ、
ちゃんとした物を設計して見ました。
結果が楽しみです。
お礼
2009/06/27 16:18
やっと入力が出来ました。
追記に書いたような理由で、トグルクランプは、あきらめました。
また、油圧などを使ってクランプすると、部品が変形して、
センサーのシールが破損してしまう事も考えられますので、
台形ねじを締めて固定する方式にしました。
どうもありがとうございました。