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吊り天秤の強度計算
2023/10/20 12:24
- 箱に数本のロールを入れてまとめて吊るための吊り天秤を作りたいと思っています。
- 天秤の幅は3550mmで中心で吊り上げたいです。
- SGPの大きさや補強のプレートSS400の厚さなどどのように決めたらよいでしょうか？
吊り天秤の強度計算
2020/05/14 14:44
箱に数本のロールを入れてまとめて吊るための吊り天秤を作りたいと思っています。
箱とロールで合計600kgの予定です。
天秤の幅は3550mmで中心で吊り上げたいです。
材料はSGPの予定で、パイプだけだと不安なので補強を入れようと思っています。
SGPの大きさや補強のプレートSS400の厚さなどどのように決めたらよいでしょうか？
普段使わないときは天秤は外して片付けておくので、大人が２人～3人で運べるぐらいを想定しています。
イメージの写真を添付しております。
計算方法や強度の考えかたなど教えていただけませんか？
分かりやすく御願いします
宜しくお願いします。
回答 （6件中 1～5件目)
労働安全衛生法には「シャックル等吊り具は安全係数5以上」とあるので、簡単に両端支持梁の中央に600kg集中荷重で計算すると175A（24.2kg/m）が必要となり、約86kgになります。
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応力分布は、両端支持梁と全く同じに求められます。
最大曲げモーメントは、梁の中央（天井クレーンで吊るところ）に生じ、M＝PL／4で求められます。（Pは荷重、Lは梁の長さ） 数値を代入して計算すると、M＝5300 N・m程度です。
このモーメントを断面係数Zで割れば、応力が求められます。
呼び径（80A）のSGPの断面係数は、Z＝22000 mm3程度なので、加わる応力は240MPaと計算できます。
この値は、ちょうど鋼材の降伏応力程度に相当しますので、安全率が全く確保できていない状態であり、お問い合わせの通り補強が必要ということが結論づけられます。
パイプに補強リブを付けた形状の断面係数については、ちょうどよい公式が掲載されているサイトが見つかりません。従って、断面性能の基本式に従って、数値積分して求めればよいと思います。
また、前の回答者さんがご指摘の通り、フックを掛ける吊り部は、最大応力部に補強材の断面欠損がある状況ですから、補強材よりも外側に設けたら如何でしょうか（下図参照）。
この形で吊ると、重量はパイプを下向きに曲げる力として働くので、補強プレートはパイプの上ではなく下に設ける必要があります。ただ上にあるのも無意味ではないため、上下につけるのが一番いいと思いますが。
とは言えこうした物品を「計算方法を教えてください」というレベルで設計して自作するのは正直オススメしません。吊り重量600kgはクレーン等で吊る範囲では大した重量ではないですが、万が一何かあれば重大事故になる重量です。
耐荷重が保証されている市販品を購入するか、そうした技術のある会社に注文して設計してもらうのが一番いいと思いますよ。
安全率のとり方には色々ありますが、一般的な機械設計だとしたら、（ちょっとゴツすぎるかも）
単管中央一点吊りだったら、http://www.pipe-nikko.co.jp/about/pdf/stocklist/carbon/P01-02_SGP.pdf から許容応力を安全率４として290/4=72.5N/mm^2(MPa)とすれば、曲げモーメントは、3550/2×600/2×9.8=5218500N・mm
必要断面係数は、5218500÷72.5=71979mm^3
http://pmkujira.sakura.ne.jp/Exsokuryo/Free/DSuimon/SGP-Sh.htm
より１５０Ａを選択。
参考
https://d-engineer.com/unit_formula/haritawami.html#no2
