片もち構造の軸回転について
- 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。
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片もち構造の軸回転について
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。
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＞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。
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？
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