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ボールネジの力学とは?
2023/10/16 03:28
- ボールネジを垂直に使用したときの力の関係について教えてください。
- 60kgの荷重がネジのナットに作用した場合、ナットはどれくらいの力で下降するのか、またナットが下降しないためにはどれくらいの力で支えれば良いのか知りたいです。
- ボールネジはモーターなしで使用され、両端はベアリングで支えられています。軸径は25mmでリードは10mmです。
ボールネジの力学
2008/08/28 18:43
ボールネジを垂直に使用したときの力の関係について教えて下さい。
ネジのナットに60kgの荷重が作用したとき、ナットは何キロの力で下降するのでしょうか。又、ナットが下降しない為には何キロの力で支えれば良いでしょうか。
但し、ボールネジはモータ無しです。両端はベアリングで支えます。
又、軸径25mm、リード10mmです。
回答 (3件中 1~3件目)
摩擦係数を無視すれば、(ボールねじの摩擦係数は小さいので、無視して
も良い範囲と思うので)、ナットに60kgの荷重が掛かれば、
軸には、60×10/25π=7.64kgが、軸径Φ25/2mm上に掛かっています。
因って、7.64kg×(Φ25/2mm)=95.5kgmmのトルクで軸を保持しますと
支えれます。
正確には、
? 摩擦係数分(0.02程度)より小さい力で保持できます
? 本来のねじリード角(効率)計算は、ねじ軸径でなく、ねじ有効径
を用いて計算します。
です。
摩擦係数の損失で、負荷が軽減される値は、
摩擦係数;0.02とすると、atan 0.02 ≒ 1.15°
ねじ効率;10mm÷(φ25mm×π)≒ 0.127
ねじリード角;atan 0.127 ≒ 7.24°
tan(7.24°-1.15°)≒ 0.107 にて、
60kg×0.107 ≒ 6.42kg となります。
しかし、ボールねじの表面状態(グリース塗布等の)で、
摩擦係数は、0.005~0.05バラツキくので、
貴殿の内容で、落下防止用のブレーキを選定する場合は、
摩擦係数は、削除して計算した方が良いです。
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すいませんが質問の意味が良くわかりません。
両端をベアリングで自由にしている場合、↓の方のいっているように、ナットに60kgの力を下向きにかければそのまま降下します。
ナットを回転させなければ軸の方が回転します。
この軸を回転させようとする力を逆起動トルクといい、普通はこっちを求めます。(モーターの負荷を調べる為に)
ボールネジをどうやって使うのでしょうか?
軸がフリーなら上から60kgで押したら、理屈上は下から60kgで押さなければ動いてしまいます。
ボールねじは回転力→推進力に移行する要素と理解しています。垂直に設定した場合ボールねじに掛かる60kgの荷重はボールの摩擦力が軽減するだけなので ほぼ60kgがそのまま加わります(ボールの摩擦係数は0.02程度)。ただしボールねじの軸またはナットを回転拘束すると話は異なります。回転拘束する力はおおよそ軸面で 60×10/25π=7.6kgとなります。
お礼
2008/08/28 20:54
回答ありがとうございます。
そこで質問ですが、7.6kg以上の力でナットを上部へ引っ張れば、ナットは下がってこないのですか?
宜しくお願いします。