ローラーと軸の耐久性について

>関係しないなら、関係しないということで、理由がありませんか？
その答えは↓
>両持ちのはりなんで
>その強度を求めるのが一番先

より正確に書けばここで必要な強度は「曲げ強度」

曲げ強度に耐えうる寸法なら
軸径φ３は恐らく無いと思う　＜模型自動車でもあるまいし

恐らくせん断荷重には耐えるであろう　＜質問者さんは計算済みなんでしょ


基本的な設計計算手順ですが
概ね市販品の寸法を調べてそれに近い寸法になればほぼ計算は合ってる
あまりにも違っていれば計算が違うか、もしくは考え方が違う
よーするにモノマネ、前例に従うのが基本

もちろん前例の無い新発明の場合は必ずしも当てはまりませんが
本例はコンベアローラなので市販品は存在する

「市販品では要求する寸法の細径ローラが無いので
　　軸を極限まで細くした設計をしなければならない」
とは質問文からは読み取れませんね

蛇足ながら
ＮＨＫロボコンとかで
勝てるマシンをよくみると剛性が高く作られてる
負けるマシンは概ね剛性不足　＜加工精度が悪くて剛性不足と言う場合も少なくない

本質問の条件でコンベアを作ったら
ワークを載せたらローラがたわんで動かない可能性は高い
摩擦云々以前の問題

もしかしたら重量の単位を間違えていませんか？
２５ｋｇ？
２５ｇかもしくは２．５ｋｇなのでは？

教えてgooのサイトにコンベア図面がありますね
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7028746.html
このサイズのコンベアに載せるワーク外寸は？
幅　４２ｍｍ
全長１０５ｍｍ
高さは？
常識的に４２ｍｍを大幅には超えないであろう

仮に４２ｍｍとすると体積は
４．２＊１０．５＊４．２＝１８５．２ＣＣ
水なら１８５ｇ
鉄でも１８５＊７．８＝１．４ｋｇ

１．４ｋｇならタミヤのラジコンカーとかがそれくらい
車軸径もφ３くらい　＜もっと太いとは思うが
http://www.tamiya.com/japan/products/58497vajra/index.htm

もし本当に２５ｋｇなら逆算すると高さは７２７ｍｍ
恐らくそんな寸法では走行することなく転倒するかも？

※軸にはせん断荷重、ローラーは（穴φ3.5に対して軸φ3）摩擦が発生すると推測します

なんて、いってるからいけないんだと思う


前途多難なんだが
とりあえず
http://www.okurayusoki.co.jp/product/conveyor/gravity/roller/index2.html

5.1.2 軸の強度計算
http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch05/ch05_01.html
↑
ここからローラがイメージできるか不明だが
やることは一緒


基本はシャフトの設計
搬送物の座面を求め
そのピッチを決め
一本あたりの対荷重を求め
シャフト（ローラー）強度を求め
ここで軸受けとのシャフトのせん断が初めて出る
軸受の寿命を求め
。
。
。

出来あい買ったほうが無難

だからちんぷんかんぷんなんだって

>>接触摩擦抵抗で、ローラーが回転するかどうかは別物として、ローラーの穴径と軸との摩擦、磨耗を問います。

なんてほとんど関係しない


両持ちのはりなんで
その強度を求めるのが一番先


これ以外ほとんどいらない

っで
軸受はつけないの?
もしかしてブッシュで回転を受けようとしてる?

>>本質問の条件でコンベアを作ったら
>>ワークを載せたらローラがたわんで動かない可能性は高い
>>摩擦云々以前の問題


賛成
順番通り検討していけば
最終的にちんぷんかんぷんの意味がわかると思う

やはりブッシュすら入れないらしい


順番通り計算しないと答えは導けられないのに


単純にモーメントが垂直にかかった場合
http://www.oiles.co.jp/bearing/products/k_500sp_1/index.html

ジャーナル揺動試験　　#500SP1-SL1
<試験条件>
軸受寸法： 40×50×30
相 手 材 ： S45C 調質
面　　　圧： 19.6N/mm2 { 200kgf/cm2}
速　　　度： 0.03m/s { 1.5m/min}
揺動サイクル： 24cpm
揺 動 角 ： ±45°
試験時間： 168h
雰 囲 気 ： 大気中常温
潤　　　滑： 無潤滑



まずチューブがたわむかどうかによって力の向きが変わります
まあ、チューブが剛体だとして
全荷重かかれば
ベアリング入れておかないともちません

↑
日に数回　重力落下で金もかけない設備ならありゆるが

ラインタクトも搬送スピードも書いてないのにもうそうしろというの？


ちゃんと順番通り計算していってください

１．ローラーのピッチ・ローラー径を決める　←　ワークの座面　や　ワーク高さから（おちないように）

２．軸受のところの計算をする
　　回転数　　　　　　　←　マシンタクト　と　ローラー径から導きられる
　　軸受の種類を決める　←　面圧　力の方向（上記たわみ量から導きられる）
　　寿命　　　　　　　　←　ラインタクト　回転数　軸受の種類で決まる




>>ユーザー様からの相談なので・・・結果的な数字を
上記リンク先の摩耗データー等を掲示して　←　ﾐｽﾐ等にもあった

そもそも強制的に回すのではなく　
ローラーであれば　面圧が高ければ回らないので
面圧下げるために　面を増やすと摺動抵抗が高くなり

門斬払いが吉　ベアリング入れる





ちなみに、来月前任者（設計がすごいことになってる）が、
オイレスブッシュで似たような構造しているが変えられず
来月はまることがほぼ決定しています



営業が30時間で見積もってみたら　←　前任者が製品設計者だったらしい　切られて　うちに回ってきた


図面枚数は増える　設備設計を知らない奴っぽいのが設計　車輪とかミスミで買えよ　作るのかよ　えーー　組み立てられん　干渉しまくり　すべて書きなおし　ほかの設備も同様な構造（ライン全体なんで無理）　…　手がつけられん　あきらめよう

ということで
ブッシュのままにしてます

３Dなら、一瞬で変わるけどね



まあ、手動操作で摩耗しても全く関係なく　見えない場所なので
発覚しないことを祈りつつほっといてあります



図面枚数　2枚から4枚　増えただけでなく　先2枚もすべて書きなおし
というユニットが5台（全12枚）　を　30時間では無理



確信犯はつらい

参考URLに樹脂製すべり軸受の資料を貼っておきます。

この中で、樹脂軸受の設計手順や摩耗の推定方法などが掲載されていますか
ら、計算手順などは参考になると思います。

重要なファクターは、?面圧、?すべり速度、?使用材質です。
なお、25℃以上の温度で使用する場合は、温度も加味する必要があるとの
ことです。

?面圧
25kgの重量が、８本のローラーで均等に分担されるなら（この仮定は大変
危険ですが、ここでは追求しないことにします）
　　１本あたりは25kg÷8本＝3.13kg／本
軸受けは軸の両端を支えるので、一端が支持する重量は
　　3.13kg÷2＝1.57kg（とりあえず、ローラーと軸の重量は無視）
重量を力（単位ニュートン）に変換すると
　　1.57kg×9.8m/s2＝15.4N
軸径φ3、軸受材の厚さt3から、軸受けの投影面積は3×3＝9mm2
従って面圧は、　
　　15.4N÷9mm2＝1.7MPa

?すべり速度
　ご自身で計算してください

?使用材質
　PCは軸受材料としてあまり“お勧め”では無さそうです。機械的な強度は
高いですが、自己潤滑性が乏しいです。参考URLの資料にもデータが掲載さ
れていません。
（p.24に、軸受に使われる樹脂が掲載されています）

＞安全性や耐久性において、ある程度、提示できる数字が必要です。

正直申し上げて、お客様もこの設計に対して不安を感じているものと思いま
す。

直感的に、軸受の摺動部が設計上の最弱点と感じたので、前のような回答を
差し上げました。

計算書を一回提出すればそれでＯＫということは無いと思います。次から次
へと補足を要求され、設計変更を求められることを予想しておいた方がいい
でしょう。要求に対応していくことで、設計力が鍛えられていくように思い
ます。


投影面積と半円面積について

両者は、π/2つまりは1.57倍ほど異なりますが、この差は、現段階では小さ
いものと思います。安全率を如何様に設定するかで簡単に帳消しになって
しまう程度です。

回答(4)さんの内容に従えば、回答(2)(3)各位のご指摘を含め、計算書を
まとめられると思います。

なお、追記の部分の内容には、十分注意を払った方がいいと思います。
その際、軸に加わる曲げモーメントが過大となる結果がでて困った場合は、
荷重は軸だけで受けるのではなく、軸とローラー双方で分担するものとして
計算すれば救われる可能性があるでしょう。

ただし、樹脂は応力緩和の現象があるので、長時間に亘り荷重を負担する
ことはできないと考えておいた方がいいと思います。
要するに、軸とローラー双方で分担するとして計算するのは、過渡的に
１本に25kgの荷重が掛かった場合だけにしておきましょうということです。

さらに付け加えれば、この過渡状態で、軸受部の面圧が、材料の圧縮強度
を超えないことをチェックしてください。

お客様に、うまく説明できることを祈っております。