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しなりにくい金属素材を探しています
2023/10/19 05:36
- 直径30?で長さ1660?のSUJ2 硬質クロムメッキのリニアシャフトを製作していただきましが、しなるのでリニアベアリングが、他のスクエアチューブに干渉してしまいます。これよりもしならないシャフト素材はありますでしょうか?
- ベアリングは2つついていて、間隔は50?ほどです。重量は、100?~150?位、荷重されます。シャフトは斜め45度の角度で固定部分は、両端で固定しています。リニアシャフトはどのくらいまでの荷重ができるものなのでしょうか?
- 50?のスクエアチューブに31?の穴をあけて30?のSUJ2 硬質クロムメッキシャフトをボルトで押して固定するのはどうでしょうか?これだとたわみはどうなりますでしょうか?クロムメッキしたものにボルトの穴をあけると問題はないのでしょうか?
しなりにくい金属
2013/04/25 21:52
素人の質問ですみません。
直径30?で長さ1660?のSUJ2 硬質クロムメッキのリニアシャフトを
製作していただきましが、しなるのでリニアベアリングが、
他のスクエアチューブに干渉してしまいます。
これよりもしならないシャフト素材はありますでしょうか?
また、ベアリングは2つついていて、間隔は50?ほどです。
重量は、100?~150?位、荷重されます。シャフトは斜め45度の角度で
固定部分は、両端で固定しています。
知恵を授けていただければと思います。
よろしくお願いします。
ご返答ありがとうございます。
熱処理していないものから変更しました。
直径を大きくすると設計自体を変えなくてはいけませんので、コスト的に
合わないのです。
製作してもらう時に、計算をしていただきましたが、2?弱のしなりだと聞いたのでお願いしました。
リニアシャフト専用の日本のメーカーなので変な物ではないと思うのですが。
7~8?位の隙間はあると思うのですが、これなら通常何キロくらいの荷重
まで当たらないのでしょうか?また、リニアシャフトはどのくらいまでの
荷重ができるものなのでしょうか?
斜めにシャフトと並行してあげる感じとシャフトの方へ押す感じになります。
固定部分は留めているという感じでなく、穴にはめている感じです。
若干の隙間はあります。
色々とありがとうございます。
SUS420JとSUJ2 硬質クロムメッキはどちらがたわまないですか?
質問になっていなかったら済みません。
また、50?のスクエアチューブに31?の穴をあけて30?のSUJ2 硬質クロムメッキシャフトを通しているのですが、シャフトとスクエアチューブに穴をあけボルトで固定するのはどうでしょうか?
もしくは、スクエアチューブのみ穴をあけて30?のSUJ2 硬質クロムメッキシャフトをボルトで押して固定するのはどうでしょうか?
これだとたわみはどうなりますでしょうか?
クロムメッキしたものにボルトの穴をあけると問題はないのでしょうか?
回答 (4件中 1~4件目)
>SUS420JとSUJ2 硬質クロムメッキはどちらがたわまないですか?
めっきは、たわみにくさに殆ど寄与しないので、母材を比較します。
SUS420JとSUJ2のヤング率(縦弾性率)は次の通り。
SUS420J : 204(GPa)
SUJ2 : 210(GPa)
数値的には、SUJ2の方がややたわみにくいと言えますが、誤差程度の差です。
出典は、次のURLを参照して下さい。
また、50?のスクエアチューブに31?の穴をあけて30?のSUJ2 硬質クロムメッキシャフトを通している
(1)シャフトとスクエアチューブに貫通穴をあけ、通しボルトで固定する
(2)スクエアチューブにタップ穴を設け、シャフトをボルトで押して固定する
いずれの方法でも、固定度は大変に低く、大きなたわみの原因を作っていると
考えられます。
シャフトを固定する金具の例
http://www.monotaro.com/g/00366413/
割締め構造によって、シャフトと固定金具の間を密着させることで剛性を
確保します。
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回答(2)さんの追記を強く支持します。
既に回答されていますが、鋼材では熱処理(焼入)してもヤング率は殆ど
変化しませんので、たわみを小さくすることはできません。単純には、
(1)材料を太くするか、(2)ヤング率の大きな材質に変更するかのいずれか
の方法をとることが良さそうに思えます。しかしながら、(1)の方法では、
リニアシャフト以外も設計変更する必要が生じて採用を躊躇することに
なり、(2)の方法では、著しくシャフトのコストが上昇するとともに入手
が大変困難になります。
底なし地獄のようにみえる(1)(2)の状況から脱却する方法は、リニアシャ
フトの両端の固定方法を、より固定度の高い方法に変更することが有効と
思います。有効可動範囲を同等にする必要があれば、少々長いリニアシャ
フトに仕様変更して、両端固定部の固定長を長くするようにすることが
有効と思います。
先の回答者の言う通りシャフトの素材を変えるなら縦弾性係数を大きく変える
ようなものでないと、たわみは殆ど変わらないから断面二次モーメントを格段に
増やす・つまり直径を大きくするのが最も有効になる理屈です
与えられた条件で両端固定梁でたわみ計算すると荷重75kgfが500pitchならば
精々2.9mmしか中央で静的撓みが生じない理屈になるがそれでも干渉するのか?
もしかしてクロムメッキによって変形している可能性もあるんじゃないか
シャフトは斜め45度の角度・・・って斜め上に押し上げる感じ?
追記内容から両端固定梁で再度たわみ計算すると約3mmは斜め方向に撓む
問題は恐らく固定方法だと思う。↓参考図「たわみ計算例」のように・・・
固定方式 :シャフトサポートによる両端固定方式なのかを確認して欲しい
http://www.askltd.co.jp/site/technical_info/shaft
もしも差し込んだだけの支持であれば固定端と見做せなず、たわみは13mmにも
なってしまいます。192/48≒4倍も計算値が変わってきてしまう理屈になります
従ってメーカー計算では干渉しないというのは、ここが恐らくネックと思います
少なくとも軸径と同じ位のクランプ幅が無ければ固定とは見做せないだろうし
とにかく両端の支持条件を再度検討し固定端となる剛性が必要で難なく解決
するのでは無いだろうかと思っています。直ぐに試験できるから行動あるのみ
曲がりにくい物は(タングステンなど)、有りますが、価格が比べ物に成らない程高いですよ。
現在のシャフトは当然、熱処理品ですよね?
リニアシャフトを太くするのが、一番良いと思います。
既存のシャフトで何とかするなら、リニアベアリングを追加して、三点支持でしならない方向に与圧を与える。
シャフト端の固定を強固にするなどの組み合わせで多少改善するかもしれないです。
ちなみに、干渉物は遠ざけられないんですか?