筐体の設計　(耐荷重,許容荷重)について

＞周りに期待はできません。
＞上司含め皆各自の設計、その他業務で他人どころではなく。
＞まかされた設計業務に関しては話し合いながら設計するのではなく、
＞設計が終わったものを見てもらうといった感じです。

宜しいじゃないですか、独立心が旺盛になって　プラスに考えます
先輩上司も多分余裕も自信も無いのかも

設計初心者　さん　食い付いたら放さない、転んでも只では起きない、良いですね
何度も質問に回答しても梨の礫の方も多々お見受けします、過去の投稿履歴から
そうゆう方への回答は致しません
最後までお付き合い願います（土日はアクセス不可ですか、ずっとサーチしてましたが？）


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今までの拙い知識・経験を披露させてもらっています（約２２０件）

この中にも参考になる物が有るかも知れません検索なさってください


＞●SS400の引張強さを400～500N/mm^2でみると　安全率も考慮できないくらいという評価なのかどうか。

例えばピアノ線の強度を想定して下さい、断面積１平方ｍｍで１８０ｋｇもの荷重を支えます
同径の軟鋼線でも４０ｋｇ位までは辛うじて支えることが出来ます、暗算で断面積に強度を
掛けて部材破断荷重の凡そを知ることが出来ます、ショーで人が宙吊り出来るのもピアノ線の
強度に由来するからです
今回の荷重形態からするとほぼ静荷重できり欠き係数も余り重視されておられない様なので
単純計算でお茶を濁してます、本来ならば角部コーナーの最小Ｒ、クリープ強度等も
視野に入れて計算するべき所が本筋です

＞剪断される破断荷重＝π　X　１０　X　２　X　２０　＝　１２５６ｋｇｆ

＞●この計算での評価はnにボルト数を入れ、計算された荷重(応力)が許容応力より小さいと
＞いうことでアルミ板は破断しないという意味の式ですよね。(20という数値はなんでしょうか)

２０はＡ５０５２の強度です、安いほうの材料の数値を使いました
私が先輩から聞いた話ですが、こうゆう場合はボルト１本で総てを支えるとする
この場合Ｍ６有効断面積２０平方ｍｍとすると破断強度４０ｋｇｆ／ｍｍ２とすると
８００ｋｇｆです、最大荷重が５０ｋｇですからＯＫとなります
この場合もう少し大きなねじＭ８かＭ１０の法が精神的に安定剤を呑んだ気持ちになりますが

ボルト本数ｎは気にしません１本です、理論的には同時荷重が有り得ますが
現場はそんな事は殆ど有りません

例えば、貴方が２０ｋｇの鉄板部品を壁状の本体に取り付ける事を想像して下さい
取り付けねじが何本でも最初は１本で支える筈です（一人作業の場合）
この時が一番危険で怖いのですがね

気持ちの整理付いたでしょうか、バンジージャンプの背中を押します

更なる疑問お答えします　ＤＤＫ設計者　ＤＭです

お礼

2007/12/12 14:55

すみません。
お返事遅れました。

ここ数日教えてくださった式の意味等を理解しようと考えていました。
まだ理解とまではいっていませんが、今後新たに自分でも学んでいこうと思います。

今回は本当にいろいろ教えていただきありがとうございました。

今後なんとか自分で学んでいこうとは思いますが、どうしてもいきずまったときはまた、お答えいただけると助かります。

質問者

>●単純に５０ｋｇｆの静荷重程度では何等問題は無い
↑というのは計算で証明するとどのような式になるんでしょうか。

目の子計算です、まさか本体側が弱くなるような設計はしないでしょう

>●引っ張り破断荷重＝１４　X　３５０　X　４１　＝　２００９００ｋｇｆとなる
↑この式の中の 41という値はなにを表しているんでしょうか。

貴殿が材質表記をしていないのでＳＳ４１（旧表記）でやってます

>●(面倒なので引張りしか確認していません,後は似たような物です）
↑というのは応力の数値があまり変わらないというとらえかたでいいでしょうか。

力学モデルの基本形に合わせて自身で計算してください

>あとｔ２のアルミ板がボルトの周りからお辞儀するように少しずつ曲がっていくのを想像してしまいますが、破断荷重を計算しておけば曲げ応力は大丈夫ということでしょうか。

当然この様な変形過程を経て破断に繋がります設計を進めていくには余りにも煩雑な計算になります（私も理解できません）
簡略法で進めます

>あと筐体の下の面の強度がどうも心配です。
筐体はフレーム構造か溶接構造化で筐体下の面は全周固定的なとらえかたで間違いないと思いますが、そこに約20Kg程度の物を入れます。(下面に載せる)サイズは幅150×長さ350

どんどん後出しされても困ります、条件が変化して以前の仮定が
反故にされます

>DMさんが計算している式は一般的な参考書の中の式なのでしょうか。
自分も本等で式を探していましたが、見つからずというか理解、応用できていにないだけかもしれませんが。
もし一般的な式ならばどういう本のどのくだりあたりにあるか教えていただけませんか。
(例えば　機械設計便覧類の梁と曲げの記述のあたり)だいたいで構いません。

私も学校で習った式しか知りません固体力学の参考書を通読すれば
いい事です、レベルの違いこそあれ１００年位昔の式が有効に
使われています（もっと昔かな）

識者には怒られますが

設計は　Ｄ・Ｋ・Ｋ　です

・度胸（Ｄ）

・勘　（Ｋ）

・コツ（Ｋ）

小さな分かりきったミスを大らかに許してくださる先輩上司が貴殿の
職場に居られることを期待して

お礼

2007/12/10 08:52

周りに期待はできません。
上司含め皆各自の設計、その他業務で他人どころではなく。
まかされた設計業務に関しては話し合いながら設計するのではなく、設計が終わったものを見てもらうといった感じです。

あと是非知りたい下の2項目について教えていただけないでしょうか？


引っ張り破断荷重＝１４　X　３５０　X　４１　＝　２００９００ｋｇｆとなる

上の式で仮に自分で強度評価(判定)すると

２００９００ｋｇｆ≒2009000N
これをフックのある断面 14×350 =4900 mm^2 で評価すると
2009000/4900 =410 N/mm^2

●SS400の引張強さを400～500N/mm^2でみると　安全率も考慮できないくらいという評価なのかどうか。




剪断される破断荷重＝π　X　１０　X　２　X　２０　＝　１２５６ｋｇｆ

●この計算での評価はnにボルト数を入れ、計算された荷重(応力)が許容応力より小さいということでアルミ板は破断しないという意味の式ですよね。
(20という数値はなんでしょうか)


最後の背中押しを是非お願いします。

質問者

先ずどんな事が有っても２．４mの高さから落ちない工夫をして下さい
ワイヤー等でバックアップは必ず取って下さい（出来れば２本）

原寸比率で描画すると下記の様な形態でしょうか？

荷重形態：静荷重で応力頻度としてはほぼ一定で筐体部中心が重心と
一致する平均荷重５０ｋｇｆと仮定

材質をSS400とする

B部材(ハンガーとする）と本体の固定強度は確定したものとする
ハンガーとA部材（フックとする）の断面形状はほぼ同一とする
各部強度はフックよりLが長いので強度的に優勢と判断する
ハンガーとフックの固定は剛体的な結合ではなく単に外れ防止程度である
よって、一体的な梁は形成し得ない
ハンガー単独の破壊は有り得ない（但し変形は発生する）
単純に５０ｋｇｆの静荷重程度では何等問題は無い

フックのコーナー部に集中応力が発生すると仮定する
板厚１４ｍｍで長さ(幅）３５０ｍｍの断面に剪断・引張・曲げの応力が発生する

引っ張り破断荷重＝１４　X　３５０　X　４１　＝　２００９００ｋｇｆとなる
後は、経験値による安全率の決め方が大事なことです
(面倒なので引張りしか確認していません,後は似たような物です）

（４）さんの仰る通り、かなり無骨な設計形状ですね

M6の六角穴付きボルトで固定したとして（ボルト１本に集中荷重）
(余程のことが無い限り均等に荷重が掛かることは無い）

ボルト頭ですっぽり円形にｔ２のアルミ板が破壊する荷重値は
M6の頭の直径はφ１０
剪断される破断荷重＝π　X　１０　X　２　X　２０　＝　１２５６ｋｇｆ
安全を見越して裏に当て金とワッシャは必ず取り付けてください
ボルトのほうが強度があると仮定（強度１２．９を使用すると仮定）

筐体の材質は随分贅沢な材質を使われるのですね
A5052でも充分かも




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お礼

2007/12/07 16:25

DM様

物わかりの悪い自分にお付き合いくださりありがとうございます。

落下防止は必ず付けます。
現状の状態のみではなにかあったときに防ぐ物がありませんので。

フック部の尺をあわせるとそのような描画であっています。


教えてくださった内容で質問なのですが

●単純に５０ｋｇｆの静荷重程度では何等問題は無い
↑というのは計算で証明するとどのような式になるんでしょうか。



●引っ張り破断荷重＝１４　X　３５０　X　４１　＝　２００９００ｋｇｆとなる
↑この式の中の 41という値はなにを表しているんでしょうか。


上の式で仮に自分で強度評価(判定)すると

２００９００ｋｇｆ≒2009000N
これをフックのある断面 14×350 =4900 mm^2 で評価すると
2009000/4900 =410 N/mm^2

SS400の引張強さを400～500N/mm^2でみると　安全率も考慮できないくらいという評価なんでしょうか。




●(面倒なので引張りしか確認していません,後は似たような物です）
↑というのは応力の数値があまり変わらないというとらえかたでいいでしょうか。


ちなみに強度とは別な関係で本体がアルミでできているのでハンガーもできればというかアルミでと考えていました。　上記の式で考えると強度的にアルミは不可になりますか。



●ボルト頭ですっぽり円形にｔ２のアルミ板が破壊する荷重値は
M6の頭の直径はφ１０
剪断される破断荷重＝π　X　１０　X　２　X　２０　＝　１２５６ｋｇｆ
安全を見越して裏に当て金とワッシャは必ず取り付けてください
ボルトのほうが強度があると仮定（強度１２．９を使用すると仮定）
↑この計算での評価はnにボルト数を入れ、計算された荷重(応力)が許容応力より小さいということでアルミ板は破断しないという意味の式ですよね。


あとｔ２のアルミ板がボルトの周りからお辞儀するように少しずつ曲がっていくのを想像してしまいますが、破断荷重を計算しておけば曲げ応力は大丈夫ということでしょうか。





あと筐体の下の面の強度がどうも心配です。
筐体はフレーム構造か溶接構造化で筐体下の面は全周固定的なとらえかたで間違いないと思いますが、そこに約20Kg程度の物を入れます。(下面に載せる)サイズは幅150×長さ350
　

DMさんが計算している式は一般的な参考書の中の式なのでしょうか。
自分も本等で式を探していましたが、見つからずというか理解、応用できていにないだけかもしれませんが。
もし一般的な式ならばどういう本のどのくだりあたりにあるか教えていただけませんか。
(例えば　機械設計便覧類の梁と曲げの記述のあたり)だいたいで構いません。　　　


教えていただいているのに次々と質問ばかりで、大変申し訳ありませんがよろしくお願いします。

質問者

ボルトに剪断応力と引っ張り応力と（曲げ応力）が掛かります
このBBSでボルトに直接剪断応力を受けたくない旨回答を
しております

何本のボルトで荷重を支えるのですか

補足

2007/12/06 08:33

A部材との筐体(2t)の連結部のボルト数はM6で6本を考えています。

ボルトももちろん大事だし、この設計でも荷重はかなりかかりますが。
筐体の後ろ面と下面の曲げ応力, AとB部材のせん断、曲げ応力もかなり厳しいかと思いますが。計算式等についてのアドバイスはいただけませんでしょうか？

質問者

強度計算をする前に、洗練された形にデザインしてから。これは無骨すぎますよ。機能的になにを実現したいのか設計の意図が理解できません。

少し　簡単すぎましたかね。　ブラケットが大きすぎますし　ボルト止めを板厚にもたせるのは　うまくないです。　せめて　筐体の側面（できれば角）に取り付けましょう。ブラケット同士を引っ掛けるのでは無く、ボルトをブラケットに引っ掛けるような形にできませんか。

機能構造の前に見た目。かっこよければ、見るだけの人から次の注文が来ますよ。設計はアート。　建物は丈夫でも基礎が悪ければ　壊れます。
建築基準法では　基礎はじょうぶという前提で計算をしてますが、耐震強度は鉄筋を入れてもあんまり意味ないこともあります。これで板厚をあげるのは格好が今ひとつ良くないですね。

補足

2007/12/05 10:27

アドバイスありがとうございます。

えーと、言葉では説明しにくいのですが今のモデルは構造設計(強度計算)の段階であるということ。
あと機能上でブラケット部分同士がこんな固定なしの状態になっています。

さすがに機能上など含まなければあり得ない構造にはなっているかと思いますし、今自分が先に知りたいのは強度上大丈夫か。
次に機能面をクリアし安全面等も考慮していきます。

まだ私個人の設計段階ですし、このまますぐ進むことはないです。

kcdさんのご指摘は考え方含め、考える順番(機能、構造をきっちり決めて、その後強度計算)の問題なのかなと思っておりますがいかがでしょうか？

質問者