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片もち構造の軸回転について
2023/10/19 00:27
- 片もち構造の軸回転について機械設計の初心者です。
- 片もち構造の軸にダイヤルゲージを当てて回転させると、振れ量が異なります。
- 回転偏芯の原因は軸芯の傾きによるものです。剛性がある方向の軸は振れは小さく、片もち側は振れが大きくなります。
片もち構造の軸回転について
2012/05/22 21:13
機械設計の初心者です。
軸の回転偏芯に悩んでいます。
機械設計に詳しい方、ご教授下さいませ。
●状況
片もち構造の軸があったとします。
軸仕様は、
軸芯は真直にかぎりなく近く、振れや真円度は精度◎、
Φ50のSUS、長さ600mm程度。
片もちの構造仕様は、
軸を受けて井いる方向(強度がある側)は、
側板内にベアリングがあり、軸を受けておりかつ回転可能。
この側板側に、motorがあり軸を回転可。
この軸は片もち構造ゆえに、片もち側に近づくにつれて
軸の撓みが大きくなります。
●ご質問です。
この構造の軸にダイヤルゲージを当てて回転させると、
軸の軸線方向のダイヤルゲージを当てたpointで、
振れ量が異なります。
振れが大きいのは片もち側で、
振れが小さいのは軸の剛性がある側(側板側)です。
この理由を理屈で説明すると、
軸芯が傾くことにより回転偏心が起きるから。
すなわち、
剛性がある方向の軸は(側板側の軸)、まだ軸芯が真っ直ぐで振れは小、
片もち側は、回転軸芯である剛性側よりも軸芯が下方に倒れてしまうため、
振れが大きくなってしまう、
という理屈でよいのでしょうか?
ご回答をお待ちしております。
回答 (5件中 1~5件目)
>軸芯が傾くことにより回転偏心が起きるから
これには、自重によるたわみと、軸が傾いている(取付、芯だしの問題)ため先端部で拡大されることが考えられます。
(2)さんが指摘されているように、ダイヤルゲージの押し付け力も馬鹿にならないと思います。
自重によるたわみ、ダイアルゲージ押し力によるたわみを計算してみて、それより振れが大きいようであれば、芯だしの問題と思います。
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回答(2)さんの解説どおとりとすれば、軸の重心に偏心量に応じた遠心力が作
用し、これにより振動が発生します。軸の危険速度の考え方を参照ください。
以下参考にしてください。
http://www.rmc.mce.uec.ac.jp/webclass/MachineMechanismDesign/Shaft.pdf
http://www.mech.ibaraki.ac.jp/~matsu/kikensokudo.html
情報量が少ないです。
回答(2)さんのようなマンガ絵を用いての補足説明が欲しいです。
さて、小生の推測では、貴殿の記述と異なる見解もできます。
> 剛性がある方向の軸は(側板側の軸)、まだ軸芯が真っ直ぐで振れは小、
片もち側は、
> 回転軸芯である剛性側よりも軸芯が下方に倒れてしまうため、振れが大きくなってしまう、
> という理屈でよいのでしょうか?
に対しては、
片もち側は、回転軸芯である剛性側よりも軸芯が下方に倒れてしまうが、その位置関係は
回転しても軸芯の下方への倒れ方は同じなので、振れは一定となります。
≪SUS製φ50mmシャフトの軸芯は真直に限りなく近く、振れや真円度は精度◎、プラス
円筒度やその他の幾何公差も◎なら≫
≪軸芯が下方に倒れてしまい、ダイヤルゲージの当て方が上から下へと下から上へでは、
ダイヤルゲージの測定圧の影響で不安定になるので、測定圧の低いレバータイプを使用する≫
≪≫内の但し書きの裏返しで、変化している(振れている)とも考えられます。
絵を描いてみました。
┏━━━━━━┓
┃ ┃ ↓
┏┃ ┃━━━━━━━━┓─
┗┃ ┃━━━━━━━━┛─
┃ ┃A B ↑
┃ ┃ φ50
┃ ┃
┗━━━━━━┛
│─── 600mm──│
片持ちの回転軸とは、上の絵のようなものと想定して良いでしょうか?
付け加えて質問です。
1)軸芯は真直にかぎりなく近く
真直とはどのようなことを表したいのでしょうか?
2)振れや真円度は精度◎、
◎とは、極めて良好ということでしょうか? 具体的な値は?
お問い合わせは、ダイアルゲージを使って振れを測定したとき、
A点に当てて測定した値にくらべ、B点に当てて測定した値の方が数値が
大きくなった(振れが悪化した)ということですか?
ところで、「振れ」と仰っているのは、ダイヤルゲージの針の振れる最大値
と最小値の差のことでしょうか?
振れを測定した際の軸の回転は、十分に遅い(例えば、軸を手で回して測定)
でしょうか?
差し支えない範囲で、もう少し定量的にご質問になった方が、適切な回答が
得られそうに思います。
片持ちの軸は、支持側に比べて先端側の振れが大きくなるのはごく一般
的な現象のように思います。軸に僅かな曲がりがあれば、先端が振れ回る
のは当然のようにも思います。また、回転数が上昇すれば、僅かなアンバ
ランスも遠心力の作用で振れが拡大する方向になると思います。
どの程度の振れが生じると予想し、どの程度予想が外れたのかを具体的に
記載してみたら如何でしょうか。
>軸芯が傾くことにより回転偏心が起きるから。
>すなわち、
>剛性がある方向の軸は(側板側の軸)、まだ軸芯が真っ直ぐで振れは小、
>片もち側は、回転軸芯である剛性側よりも軸芯が下方に倒れてしまうため、
>振れが大きくなってしまう、
>という理屈でよいのでしょうか?
ベアリング側が剛体(実際は完全剛体では無いが)とすれば、上記の
通り円筒片持ち梁にて自重で先端が撓んでいることが、主要因と考えて
差支えないでしょう。
実際は、ベアリング部の嵌合や動定格荷重、予圧などで微妙に影響を
受けますが。
キチンとした計算式は、後の回答者さんにお任せします。
とりあえず露払いまで。
回答(2)氏のAA画力に脱帽です。
追記すると。絶対水平に対してA-B間を上下方向&左右方向にダイヤルを
走らせることは可能でしょうか?