摩擦について

Question

100kgのロボットに車輪が４つついており、ピロー（NTN）の動摩擦係数が0.0013で、静止摩擦係数は不明ですが、仮に0.0013×1.3＝0.00169と考えました。

このとき何kgの力でロボットを押してやると動き出しますでしょうかと
言うことに対して

F(kg)=μ×m(kg)×g(m/s2)

=0.00169×4（車輪数）×100(kg)×9.8（m/s2）
     
     =6.6

よって6.6kgの力を水平方向に加えると動き出す

?静止摩擦係数は動摩擦係数に対して30％増しで見ていますが、
　およそこのような数値でしょうか？
?車輪数が増えるとそれに伴い動きにくくなると思ったので、
　静止摩擦係数に車輪数を乗じましたが、合ってますでしょうか？
?単位が合わないのでよく分かりませんが、計算式は合っていますでしょうか？
?安全率は6.6ｋｇからいかほど見込めばよろしいでしょうか？

以上、４点のご回答よろしくお願い致します。

Accepted Answer

(1)車輪の数が増えれば，１個当たりの荷重は数分の一に減りますから，
　結論として１個の車輪として計算した値と同じです。

(2)F(kg)=μ×m(kg)×g(m/s2)は違います
　Fを?の単位で求めたいなら，F(kg)=μ×m(kg)です。
　FをNの単位で求める場合F(N)=μ(無次元)×m(kg)×g(m/s2)です。

(3)床面が全く勾配や凹凸がない場合は以上の通り計算すればいいのですが
　実際に床面は僅かな勾配もあり，凹凸もあります。また，車輪が塵埃やご
　みを踏む場合もあると思います。このようなことを考慮すると，安全率は，
　動摩擦係数と静止摩擦係数の比率よりは遙かに大きな係数を選定する必要
　があると考えます。
　床の勾配や凹凸は応用分野次第で大きく変化すると思いますので，一般論
　では答えが出にくいと思います。

転がり摩擦係数を0.00169と見積もるのは過小と思います。
鉄道車両のように，金属レールと金属車輪であればこの程度の値でも
頷けますが，ウレタンライニング車輪ではずっと大きな値となるように
思います。

申し訳ありませんが，具体的な数値の情報を持ち合わせていません。
ウレタン車輪を扱っているメーカーに問い合わせるのが確実と思います。

参考になりそうなネット情報を以下に示しますので，ご自身で確認下さる
ようにお願いします。
http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=199935&event=QE0004
http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=189615&event=QE0004
http://www.tokushudenso.co.jp/reckoning2heitan.html

Answer

計算をする時には、例題がある参考資料を確認するか、WEBで探すかした後
に、単位を付けて計算しましよう。
Question? ⇒ Answer?
ピローの軸径、シール材抵抗や使用車輪径等の仕様（樹脂や鋼等の材質、
焼き入れ硬度）により大きく異なります。
小生も、静摩擦係数は0.1～0.2位みても良いと思います。
力；F(kg)＝摩擦係数；μ×重量；m(kg)＝0.1×100kg＝1kgで動く計算。
シール抵抗は、THKさんのLMガイドカタログ中にシール抵抗が、0.2kg～
0.5kg/ブロックの記述があり、ウレタンゴム等の車輪では、静摩擦係数を
記述している物もあります。1kg～2kgはみておく方が無難です。
Q? ⇒ A?
間接的に合っています。車輪とレールの仕様では車輪とレールの方向性や
平行度により、また、?で記述のベアリング保護のシール抵抗が増えるの
で、その要因に応じた加算を?の条件に対してプラスしていけば可です。
Q? ⇒ A?
冒頭に記述した内容からも、誤りです。
力；F(kg)＝摩擦係数；μ×重量；m(kg)、例えば 0.2×100kg＝2kg
Q? ⇒ A?
安全率は、A?の記述内容にA?の記述内容を加えた内容です。が、
本来はロボットの運動性能（加速性能）が影響します。
同じ自動車でも、馬力の大きい車種は加速性能がよく、キビキビ動きます。
キビキビ動かすには、動かすだけのパワー（定常走行パワー）の他に
加速するパワー（加速走行パワー）を大きく取る事が大切です。
本来（詳細に）は、慣性力で求めますが、係数（安全率）で、これくらい
みておけば、これくらいの運動性能だが判ります。
過去の事例から、計算判断しても可です。

Answer

前回答者が丁寧な説明をしてくれていますので特にありませんが、一つだけ
参考URLがとっても易しく説明されているが、結構、誤解してホームページで
説明や計算しているところもあるので、これはキッチリ理解した方が良いです

さて私がもし台車の設計をするとしたら、転がり摩擦係数は0.1～0.2で見て、
多めにロボット側の力を想定しますが。それと台車の速度も加速度も指定が
ないが、実際の設計ならばココらへんが一番重要なところになるのではない？

摩擦についての質問について