衝撃荷重の緩和方法と計算方法について

質問

• コンベヤの乗継高さが10mあり、1m毎に200kgの土砂が運ばれています。AコンベヤからBコンベヤに落下した時の衝撃荷重は約20tにもなります。2t以内に抑える方法として、シュートに荷受け板を斜めに取り付ける方法が考えられます。
• 衝撃荷重の計算方法としては、物体の落下速度と質量、落下距離などを考慮して計算します。具体的な計算方法については専門家にご相談いただくことをおすすめします。
• 衝撃荷重を抑えるためには、シュートに荷受け板を斜めに取り付ける方法が効果的です。この方法により、落下した土砂の速度が緩和され、衝撃荷重を2t以内に抑えることが可能です。衝撃荷重の計算方法については専門家に相談することが重要です。

回答No.1

noname#230359

何故、AコンベヤからBコンベヤに落下した時の衝撃荷重を求めると、約20tにもなる事が
解るんでしょうか？

計算的には、9.8[m/sec^2]×（時間Ｔ[sec]）^2÷2 ＝ 10[m]となり、
10[m]の落下時間Ｔ[sec] ＝ √10[m]÷9.8[m/sec^2]×2 ＝ 1.43[sec]です。
そして、その時の速度ｖ[m/sec] ＝ 9.8[m/sec^2]×1.43[sec] ＝ 14[m/sec]です。
仮に200[kgf]の土砂が落下時に14[m/sec]の速度を得ているから、200[kgf]×14[m/sec]
＝ 2800[kgf･m/sec]のエネルギーがあります。
これを[mm]単位に直すと、2800000[kgf･mm/sec]となり、落下時にコンベアが弾性変形
する撓みを仮に1[mm]とし、その所要時間も仮に1/5[sec]とすると、その時の衝撃値は、
2800000[kgf･mm/sec]÷(1[mm]÷1/5[sec]）＝ 560000[kgf]（560[ton]）と計算できます。
実際は、最悪560[ton]÷20[ton]＝28倍なので、1[m]÷28＝0.0357[m]＝35.7[mm]分の
コンベヤ上土砂が落下した衝撃値となってしまいます。

衝撃荷重の緩和方法についての記述が抜けていました。
やはり、シュート状の物ですかね。
飛行機の緊急脱出シューターのように。（昔は、円筒の物があったように記憶しています）

それか、バケットを持った垂直コンベヤを設置し、Aコンベヤ ⇒ 垂直コンベヤのバケット
⇒ Bコンベヤのように移し替える。
垂直コンベアは自重作動で、落下速度はブレーキで調整、Bコンベヤへの移し替えは、
カム機構でバケットを傾け移し替え。
（落下側は土砂があり、上昇側は空なので、自重作動する）
（バケットの大きさは落下速度を考慮し決定する）

以上かな。

参考URL：

https://www.nhk.or.jp/kokokoza/tv/butsuri/archive/resume024.html http://toshi1.civil.saga-u.ac.jp/obiyah/R3.pdf#search='

お礼

ご回答有難うございます。
約20tという数値は、次の式から算出しました。
衝撃荷重＝質量×（落下時間÷停止に要する時間）
　　　　＝200kg×（1.43s÷0.0143s）
　　　　＝20000kg
コンベヤのベルト上に土砂を直接落とすとベルトに穴が開いてしまうため、
シュート下方に当て板を取り付けして衝撃を緩和させてようと考えております。
そこでお聞きしたいのですが、“落下時にコンベアが弾性変形する撓み“を
考慮せずに衝撃値を算出したいのですが、可能でしょうか？
より正確な衝撃値を知りたいので、仮定数値を使わず計算をしたいです。

いろいろな案を出していただいてとても参考になるのですが、
現状のところバケット等の使用は不可能です。
可能なのはシュートの改造くらいでしょうか。
改造をしすぎると落し口で詰まりが発生する危険性もあります。
ゴムやばねを用いてうまく衝撃緩和できればいいのですが・・・。