高速回転軸の設計について
- 高速回転軸を設計する際の精度要件や振れ量についての知識を教えてください。
- 回転速度範囲の装置を企画しているので、算出方法や参考資料について教えてください。
- 高速回転軸の設計において、振れの制御や精度要求に関する解説をお願いします。
- 締切済み
高速回転軸の設計
高速回転する軸を設計する場合、軸の振れなどの精度を要求する場合があります。はずかしながらわたくしこれまでこの振れ量を経験値として運用しておりました。この度経験のない回転速度範囲の装置を企画しておりまして、使用条件から算出方法を御教授頂きたいと思い御相談させて頂きました。 参考書物・規格・webなどを紹介いただくか、単純なモデルで解説頂ければ大変助かります。宜しくお願い致します。
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高速回転する軸の設計をしたことがありますが・・・（自動車関係） 振動が生じることから、静的なバランス（スタティックバランス）は勿論、 動的なバランス（ダイナミックバランス）を取る必要が生じてきます 先の回答にもあるように、JISB0905で言えば、許容不釣合い量を指定します ↓参考URLのように、何mmで何g以内の動バランスというように図示しますが、 その量は、機械や装置などによりケースバイケースで適宜に設定されると思う http://www.shimadzu.co.jp/sho/products/bla/know.html また高速回転では、特に軸と軸受けの嵌合の具合や、クリーピングを考慮した 設計をする必要が生じますから、他の回答者の言う軸受メーカーに相談せよ っという部分になろうかと思いますが、ここら辺が各メーカーのノウハウか 最後に、組立てた実際の運転状態での動バランスを取ることも大事になります
質問者 こちらの御仁に 真摯に答えても 無機的な過去の 返礼状態を見ると？？
的を射ていない常連さんの回答が目に余ります。 (1)さんは落書きだし、(2)さんは意味不明。 高回転速度軸の設計は下記のような手順かと。 ?使用最高回転速度と用途から釣り合い良さの等級を決める 回答(3)さんご指示のJISB0905を参照 http://www.jisc.go.jp/app/pager?id=327 例えば工作機械の主軸は参考としてG2.5と記載されているが、 20.000min-1を超えるような高速主軸はG1.0を採用していると 思われます。 ??で決めた等級、使用回転速度、回転体質量より、許容偏心量 を算出する。許容偏心量から軸受保持部を基準とした振れの許容 値を決めるが、軸に部品を組み込んだ時や軸受間の心すれなどの 影響もあるので、段階的にバランス調整を行うことが望ましく、 アンバランスを修正できるような設計を行うことが必要です。 ?回転体の負荷イナーシャ、許容最高回転速度、外的負荷、軸受径、 などを考慮して、ベアリングの選定および冷却方法の検討を行う。 これは、ベアリングメーカに相談した方が確実でしょう。 軸が細長い場合の縄跳び現象や危険速度などの諸問題の基礎を、 文献で検索して勉強することが望ましい（回答(4)さんご紹介 のサイトも素晴らしい）ですが、初めての設計であればベアリング メーカにこれも含めてご相談された方が、手っ取り早いと考えます。 もちろん丸投げではなく、設計の勘所についてアドバイスを受ける ような姿勢が大切です。 なお、高回転速で駆動させる方法も気になります。 ビルトインモータ、モータをカップリングで直結、ベルト駆動、ギア 駆動．．．それぞれに応じた設計の工夫が必要です。 また、使用最高回転よりも低いところに共振点が発生することがありま すが、最近のマシニングセンタの主軸では、共振点を避けて使用すれば 問題なし．．．という考え方のようです。 この度の高回転速度軸の用途が不明ですが、工作機械の設計指南本 として、日本工作機械工業会が刊行した、 「工作機械の設計学」（基礎編）（応用編） http://www.jmtba.or.jp/ → 出版物 で検索 は、工作機械でなくとも参考になる文献と思います。 回答(3)さん 大人のご発言、承りました。 >高速回転させるには最終的にアセンブリで保証しないといけないので >最終工程で回しますよ >動的保証が必要 は当然。そのために、 >最悪はｘｘｘｘrpm で 振れ量 xxx にして 全検査させる とは、非接触変位計をＸＹ方向につけてリサージュを書かせて検査 するということですかね。 この手法が常識であるのならば、小生の経験不足を詫びます。 振動／バランスを確認した方が一般的のような気がしないでもない ですが。
お礼
御回答有難う御座いました。 JIS関連部閲覧してみました。 ご紹介頂いた参考書手も入れて学習してみます。 実務的には先ずベアリングメーカーに相談してみます。
危険速度の考え方が一般論としてはあります。高速軸では軸偏心量により 回転体に遠心力が発生し、軸の応力が急速に増加する。このため、危険速度 以下での使用が条件となります。 高速軸では熱の問題も生じるので、軸受を含めた詳細な検討が必要です。
元、エンジン設計者です。 バイクのエンジンでは、最高回転数が２万r.p.m.くらいまで回ります。 （世間では、充分に高速回転だと思います。） そぅですねぇ、参考文献としては、 ＪＩＳ Ｂ ０９０５「回転機械－剛性ロータの釣合い良さ」や、 「危険速度」「回転体，釣り合い」等をキーワードに検索すると、 有用な情報が手に入ると思います。 （質問者さんが、どれくらいの知識量か分からないので、） （やや、大雑把な話で申し訳ありません。） 何れも、機械力学のテキストでお馴染みのものです。 くれゞゝもお間違えなきよう。 静的にバランスしている回転体でも、 回り出すとアンバランスになる状態が存在します。 （これを理解できない人が、意外と多いのです。） 先に書いた「危険速度」は、動的なバランスが取れていても発生します。 （この辺も、理解できない人多し。） 回答(５)のｚａｕｍａｋｕさんへ 色んな立場の、色んな回答があるのも、これもまた有意義なものですよ。 回答(１)はははさんの内容については、 私は、落書きとは思いませんでしたよ。実際に回しての保証が有ればＯＫですから。 回答(２)アフターユーさんの内容については、 言外に、ノウハウが必要だから、一朝一夕には無理って言いたいのだろうと、 意味不明とも思いませんでした。 回答(６)のＤＭさんへ まぁ、そんなに目くじら立てなさんなって。 ここを訪れて、読んでいる人の参考になれば良いではありませんか。
文献を地道に確認していくしかないでしょうね。 仕様的には、 ＊ 強度的にもつ／もたないを判断する（破損を前提とした）触れ量 ＊ 強度的に各部にどれだけの負荷を与えるかの判断の触れ量 ＊ 各部にどれだけの影響を与えるかの判断の触れ量 等があります。 ジェットエンジンやロータリーエンジン等の軸、ターボシャフト等の軸の文献でしょうか？ ノウハウのかたまりですな。 ≻ はずかしながらわたくしこれまでこの振れ量を経験値として運用しておりました。 ≻ この度経験のない回転速度範囲の装置を企画しておりまして、使用条件から算出方法を ≻ 御教授頂きたいと思い御相談させて頂きました。 のような抽象的な質問では、アドバイスも抽象的になります。 検討回転数や簡単な使用条件があれば、助かります。
最悪はｘｘｘｘrpm で 振れ量 xxx にして 全検査させる 落書き扱いされた 高速回転させるには最終的にアセンブリで保証しないといけないので 最終工程で回しますよ 動的保証が必要 >>先に書いた「危険速度」は、動的なバランスが取れていても発生します。 >>（この辺も、理解できない人多し。） ↑のように いろんな因果関係があるので 結局最後は回してみないとわからない
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お礼
今後 気を付けます。