トルクに抵抗する横からの力を求めたい

Question

過去にQNo.9474494にて質問があった内容からの変更ですが、
URL先にある図で下のほうの図について、
回転を止めて保持させる力を上下方向で挟み込むように
負荷する場合(過去質問では左右方向に挟み込むパターンでした)、
いくら負荷すれば回転せずに保持可能でしょうか？

具体的にはきれいな円柱ではなく、重心が回転中心にない場合で、
自重により発生する回転トルクを軸方向で挟み込んで、
回転しないよう保持したいのが今回の目的です。

回転体の重量：4kg
回転中心から重心位置までの距離：20mm
挟み込む面の静摩擦係数：0.7

とした場合、保持に必要な荷重の算出方法をご教示頂けますでしょうか。
またこのような場合、挟み込む面積によっても変わってくるのでしょうか？

以上、よろしくお願い申し上げます。

http://photozou.jp/photo/show/2904477/221484720

Accepted Answer

ご質問に記載の数値から、
回転体のアンバランスによって発生するトルクは、9.8m/s^2×4kg×20mm＝784Nmm
回転止めの円板形部品（ゴム板）の直径を、仮に30mmとすると、半径は15mm、ブレーキ力の加わる中心を目の子勘定で半径の7割と推定すると、ブレーキトルクを発生する位置は、回転軸からの距離で表して15mm×0.7＝10.5mmとなります。
静止させておくには、この位置で784Nmmのトルクを発生させる必要があり、784Nmm÷10.5mm＝74.7Nのブレーキ力が必要ということになります。静止摩擦係数を0.7と仮定しているので、円盤形部品を押さえる力Fは、74.7N÷0.7≒107Nという答えが出てきます。

現実問題としては、円盤形部品（ゴム板）を均等の圧力で押すには、同径の金属製円板部品を介して力を伝えるなどの構造が必要と思います。

参考にして頂ければ幸いです。

Answer

回答(1)再再再出です。
「ドーナツ状のゴム板を介して挟む」とのことですが、ドーナツ状のゴム板の外径はどれほど（何mm）でしょうか？
摩擦力で回転を静止するためには、摩擦力で発生し得るブレーキトルクを求める必要があるので、ブレーキ力が加わる部分が、回転中心からどれほど離れているかを定量化する必要があります。

Answer

回答(1)再再出です。

回転軸とプレーキ力を加える位置の距離はどれほどですか？

Answer

回答(1)再出です。
追記のお手数を掛けましたが、残念ながらうまく理解できません。
http://photozou.jp/photo/show/2904477/221484720 にお示しの図を90度回転して下に示します。

上下方向で挟むとは、下図の矢印で示した方向に力を加えるということでしょうか？？？？

Answer

今回のご質問の内容を正確に表すように、タイトル、図などを適切に変更することをお勧めしたいと思います。
1) 円筒形の物体の重心が回転中心になくても、縦に置いたのでは回転しないのでは？
　　→回転体の姿勢を横向きに修正したら、お尋ねの条件に合致しますか？？
2) 上記の修正のうえで、どの部位を挟んで 静止状態を保とうとするのか、挟む部位を図示しましょう。
3) さらに、重心位置を図に表示しましょう。

横方向への力を求める方法と必要な荷重について