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衝撃荷重の緩和方法と計算方法について
- 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。
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＞“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。 難しい内容です。 先ず、落下衝撃を与える土砂の塊りの単位を何kgfにするかを決めなければなりません。 次に、その土砂の塊りがコンベヤに衝突する時の速度を求める必要があります。 これは、簡単で回答（１）でも記述しています。 最後に、土砂の塊りＡ[kgf]が速度14[m/sec]で動いていた時に、コンベヤ面に衝突した 時の衝突係数を求め、衝撃荷重の計算をします。 コンベヤの詳細情報が？？なので、関連のURL情報を以下に記しますから、貴殿で確認し、 決定下さい。 それと、シュートですが、強度的な考慮は必要ですが、 鯉のぼりの先にある“吹き流し”風の大きなシュートは如何でしょうか？ 飛散もある程度考慮ができますし。（消耗品的取扱で、強度を克服するとかで） 傾斜の衝撃値の再投稿は、シュートの計算での使用ですか？ 土砂なら、鉄球のようなことはなく、跳ね返りも少なく、土砂同士のぶつかり合いや 摩擦係数上昇で、かなり良い状態になると想像します。 そのデータは、持ち合わせていませんが…。
約20tの衝撃荷重とありますが、その計算方法がよく見えません。土砂が AコンベヤからBコンベヤに落下するときの落差がh＝10ｍ、定常状態で1m毎に 200kgの土砂がこの落差の空間に存在するようなイメージでしょうか？ 衝撃荷重はある時間幅で考慮すべきでしょう。例えば単位秒当たり1ｍ送る コンベアなら、200kg/秒の土砂が落下します。自然落下ならｇｔ^2／2＝h からｔ＝1.4秒と回答(1)さんと同様の計算になります。 コンベア速度を落とすことができれば、衝撃力を減らすことができます。 コンベア速度を1/2に低下すれば、基準落下量は1/2になり衝撃値もこれに 比例します。無理なら土砂の落下速度を低下させる工夫が必要です。
下記の論文、数式を全く使ってない。それも珍しいが、実戦向きでわかりやすい。 袋詰めした土砂を落下させ、その荷重をゴムで緩衝させたときの効果についての実験。 図４～６の波形で衝撃のピークが高く幅は狭い。その波形の面積はエネルギーに相当すると見ても良い。 ゴムをかませた図７～９は波形面積は変わらず、ピークが低くなって幅が拡がる。 ピークを減らすには幅、すなわち時間を伸ばすこと。袋詰状態の逆で塊にせずにバラバラと落ちる範囲を拡げ、かつ時間も延ばすようにする。 速度は、塊とバラバラではあまり変わらないとすべき。途中にスノコのようなものを設け、衝とするぐらいか。それが前記の対策も兼ねることになる。 あとエネルギーを吸収減衰させる手もあるが、実戦的なものが浮かばない。
補足
回答有難うございます。 ゴムで衝撃を緩和させる方法は、良い考えだと思います。 大変参考になります。
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。
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・・・。
お礼
回答有難うございます。 直接コンベヤのベルト上に落とすわけではなく板をシュート内側に取り付け、 ワンクッションさせて衝撃を抑えようと考えております。 スピードと搬送量は変更が効かないので悩んでいます。