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ダストブーツ(EPDM)の設計で困っています
2023/10/19 11:27
- 内径φ29、外径φ32、厚さ3mmのダストブーツ(EPDM)の設計で面圧の求め方が分からずに困っています
- ダストブーツなので、実際には蛇腹部が存在するのですが、簡易的にリップ部の寸法のみ記載しています
- 面積が分かったところで、EPDMの物性値をみても、面圧を求める方法が分かりません
ダストブーツ(EPDM)の設計で困っています。
2015/10/23 08:05
ダストブーツの設計で困っています。
内径φ29、外径φ32、厚さ3mmのダストブーツ(EPDM)を、
シリンダーボディ(取付径φ36、溝幅3mm、溝深さ3mm)に取り付けた際の
面圧の求め方が分からずに困っています。
ダストブーツなので、実際には蛇腹部が存在するのですが、
簡易的にリップ部の寸法のみ記載しています。
・・・で、
締め代率が ( φ36 - φ29 ) / φ36 = 19.4% となります。
取付け前の断面積は 3x3=9mm^2 ですが、
取付け後は、引っ張りにより縮小する・・・ハズですよね?
□3の図心を基準として考えると、
取付け前リップ部長さは、 ( φ29 + 1.5 + 1.5 ) π = 100.48mm なので、
リップ部体積は、 9mm^2 x 100.48 = 904.32mm^3 となります。
取付け後リップ部長さは、 ( φ36 + 1.5 + 1.5 ) π = 122.46mm です。
取付け前後でリップ部の体積が変わらないとするならば、
取付け後の断面積は、 904.32 / 122.46 = 7.38mm^2 となるハズ。
単純に考えれば、断面は□2.72 なのでしょうが、
ラジアル方向に拡張されているのですから、
正方形断面にはならないと思われます。
ここからが困ったところなのですが、
面圧を求めるには、まずシール部の面積が必要なのでしょうが、
「断面が正方形にならないのであれば、その縦横比はどうやって求めるのか?」
で、面積が分かったところで・・・EPDMの物性値をみても、
「どうやって面圧を求めていいのか分かりません!」
EPDM物性
硬度 65
引張り強さ 12.8MPa
仮に、取付け後の形状が「3x2.46」の断面だとすると、
シール面の面積は「 3 x φ36 x π = 339.12mm^2 」
これに・・・締め代率と・・・引張り強さを・・・
・・・どうすれば??
以上、すみませんが何卒お知恵を拝借致したく、
よろしくお願い致します。
回答 (4件中 1~4件目)
回答(3)追加。
[内圧を受ける、、、]で計算できたとしても、それが所望の面圧を下回ってはならぬが、如何ほど余裕とれば漏れないかは判らないのでは?
現用品をみると、ゴムブーツだけでの締付けは少なく、上から金属ベルトで締付けるものが多い。ゴムにはクリープおよび劣化もあって信頼性が不安なためと思う。
防水タイプ ダイヤルゲージ
http://jp.misumi-ec.com/vona2/detail/223000427651/
ブーツの上は被せるだけながら下は接触子ネジで押込む・・ハズ
ジャバラが動くと呼吸するので防水レベルが上がるとその考慮も必要。
ゴムの本は製造面に紙面の大半を割き、形状設計を詳説したものは無いと思います。
自動車重要保守部品のステアリングシャフト・ゴムブーツなんか知りたいがサイトには無い。
切った張ったで試作繰返し?
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ゴムの設計ってどうしてるのでしょう?
私がシリコーンゴムのクリープを知りたかった際に少し役立った資料。他種との比較あり。
http://www.silicone.jp/catalog/pdf/rubber_j.pdf
金属のヤング率はナマ/焼入でも不変ながら、ゴムのそれは硬度によって大きく変わる。
http://www.nok.co.jp/product/o-rings/pdf/bf2.pdf
Oリング用標準材料の規格値と実測値
引張応力( MPa)(100%伸びの時)
2倍もの違いあり実測しないと真値は判らない。他所にEPDMの規格はあるが実測値なし。
シミュレーションも中々難しいテクを要するみたい。
http://www.cybernet.co.jp/ansys/case/tips/29.html
ゴム材料の解析は非線形性が強く、構造解析の中でも難易度が高い部類に属します。
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ゴム材料は前述の非圧縮性という特徴があるため、金属材料のようにヤング率とポアソン比では
計算できません。
よって100%伸びから本件の19.4%を按分できるのかは疑問。
上記ふたつを無視するなら引張力は粗いが計算はできる。
非圧縮性なので断面積は伸びた分だけ減少。
面圧は [内圧を受ける厚肉円筒の応力] を逆にして求める?(薄肉?)
元の形からかなり変形するのは見て判るが、上記のいい加減さよりマシな程度と思える。
形状の計算式は無いと思います。此処の回答に頻出のパッキンランドのOリング資料を超えれない。
http://www.e-sealpacking.com/blog/log/eid420.html
もっと知りたい!ゴムのこと
OリングはJIS規格でつぶししろ(推奨ですが)定められています(8%~30%)
では、角パッキン(角リング)はどの程度のつぶししろが望ましいのでしょうか?
参考までにですが5%~20%とお答えしています。
よく『計算式は無いのか?』とのご質問を頂くのですが、残念ながらありません。
な状態。
Oリング等のつぶし代とシール性(応力又は力)の計算方法を参考にしてみて下さい。
それから、具体的コメントを。
お礼
2015/10/27 22:58
詳細にリンクして頂きありがとうございます。
Oリングの場合の圧縮変形と、
締め代で面圧と稼ぐ引っ張り変形(?)を、
同じと考えてもいいのでしょうか?
どちらもゴム自身の自己復元力と考えれば、
性質上同じのような気もしないではないですが・・・。
早速明日、会社でTryしてみます。
結果は後日報告させて頂きます!
100%モジュラスの値を使い、伸ばす前の断面積で計算すればよいと思います。
お礼
2015/10/24 10:58
回答ありがとうございます。
モジュラスの使い方がよく分かりませんが、もう少し勉強してみようと思います。
お礼
2015/10/27 23:06
回答ありがとうございます。
タテヨコの変形率は計算では出せないのですね。
これはショッキングな情報・・・。
柔らかい材料は難しいですね。
お二方のアドバイスを参考に、再度チャレンジしてみます。
ありがとうございました。