運動エネルギーを力に変換

質問

過去ログ
http://www.nc-net.or.jp/morilog/m38713.html
にもかなり近い内容のものがあったのですが、再度の質問となります。

実際に検討したい内容はクランクプレスの公称圧力についてなのですが、クランク軸の回転トルクから得られる圧力では計算上足りない事が解りました。

実際に市場に出回っているクランクプレス機がどのような設計値で圧力を決めているのかは解りかねるのですが、市販機の性能から推察するにクランク軸回転トルク+運動エネルギーで公称圧力を決定しているのではないかと考えています。
従って現在計算できていないラムの下降速度（運動エネルギー）を算出して、クランク軸回転トルクと足し合わせたもので検討したいというのが主目的です。

過去ログでは
>Ｅ＝ｍｖ＾２　です。
>　ここで，Ｅの単位に注目です。
>（ｋｇ）・（ｍ／ｓ）＾２＝（ｋｇ）・（ｍ／ｓ＾２）・（ｍ）＝（Ｎ）・（ｍ）

とあるのですが、その一点（ラム）に作用する力（Ｎ）をトルク（Ｎ・ｍ）と考えてよいものなのでしょうか？単純にディメンジョンが合わないと考えてしまうのですが、より解りやすい説明をしていただけるなら幸いです。

エネルギーの変換方法
http://www.nc-net.or.jp/morilog/m38713.html

回答No.4

noname#230359

基本的には、合っていますが、以下の内容が重要です。
? 大きな力（エネルギー）を必要とするなら、運動エネルギーを短時間で
　 割ると大きな力が得れれます。
　 衝撃で表現され、釘をハンマーで叩く時に、ハンマーの運動エネルギー
　 が一瞬の内に（数重又は数百分の一秒で）停止、大きな力が釘に伝わる。
　 但し、釘が進む距離は、大きな力が必要な分、非常に少なく、
　 小さい力で、速い速度（長い距離）のハンマーが、
　 大きな力で、遅い速度（短い距離）の釘に伝わり、
　 エネルギーは保存の法則で同じ。
? 楔の力で、鉞や斧、ナイフや刀で、裂く力
　 梃の原理やシーソー、天秤の支点からの距離と力
　 これらも、力と進む距離の積が同じ（エネルギー保存の法則）
　 小さい力と長い距離 ⇒ 大きな力と短い距離で、大きな力を得る
　 のが、楔の原理や梃の原理です。
　 シーソー等の支点からの距離も、動作距離に比例するので同じです。
以上の内容で、クランクプレスを考察すると、
クランクは、円周を軌道して、プレス力が必要な方向へは下死点
（プレス力が必要な方向と直交する下側）が一番プレス力が必要
な方向への円周変化が少ない（殆ど動かない、移動しない）場所で、
大きなプレス力が得られるポイントです。

以上の様に、考察すると判り易いです。

回答No.3

noname#230359

ディメンジョンについて。
少しくどい書き方になりますがご容赦を。

(kg)・(m/s)＾2
=(kg)x(m)x(m)/(s)/(s)
=(kg)x(m)/(s)/(s)x(m)
=(kg)x(m)/(s^2)x(m)･･･A

ここで、
(kg)x(m)/(s^2)=(N)なので、
A=(N)x(m)です。

^2が括弧のどこについているかご確認ください。
(m/s^2)は(m/s)^2ではなく、(m)/(s)/(s)の意味です。

ディメンジョンは合っています。

お礼

minaさんもアドバイスして頂いたとおり、ディメンジョンは合っています。

回答No.2

noname#230359

クランクプレスのフライホイールのもつ
エネルギーは考慮されていますか？

お礼

はい、考慮しています。

回答No.1

noname#230359

わかりやすくという要求は満たしてないかも知れませんが・・・

書かれているディメンション計算は正しいです。エネルギー(＝仕事量)の場合は，これを「J(ジュール)」と言いますよね。

確かに，トルク(モーメント)とエネルギーは同じN・mで表現されますが，そもそもトルクはベクトル量・エネルギーはスカラー量ですから，単純な足し算は成立しないでしょう。なので，ラムに掛かる力がトルクと同義であるとは言えません。

私ならば，運動エネルギーによるワークの変形を考慮して衝撃力を概算 or 運動量変化(力積)から衝撃力を概算し，それにトルクによる発生力を足して計算すると思います。ただ，力積の場合は，運動量変化に掛かる微小時間?tがわかっている必要がありますが。

クランクならば，理論的に加速度の時間変化が計算できると思うのですが，如何でしょう？　それにラムの質量を掛けて，クランク最下点での発生力と見なすことはできないのでしょうか？

お礼

早速の回答有難うございます。

質問の書き方が悪かったのですが、過去ログのディメンジョン計算はあっている認識です。但し運動エネルギーはＥ＝（１／２）ｍｖ＾２ですが・・・。

minaさんの回答していただいた内容でほぼ的を得ていて、力積では計算できないのが実情です。
加工対象物を限定すれば力積で算出して問題ないのですが、対象物を限定しない機械としての能力計算過程の話ですので残念ながらこの案は見送らなければなりませんでした。

回転トルクからの算出にこだわったのは
http://www.oguraclutch.co.jp/products/keisan/youryou-4.htm
にある計算結果からは推定の能力とはかけ離れてしまいますので質問させていただいた次第です。
有難うございました。

最後の回答いただいているＦ＝ｍａで一度検討してみます。