荷重計算

質問

下図のように、先端にローラがついたアーム３つを他部材に引掛けて、
３００ｋｇほどのものを持ち上げています。

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| 　 |＼
ローラ → * * |　＼　←バネ
* *_______ |　　＼
| * * __ | |　　　＼
他部材 |__*_*___| | | |　　　　＼
_________________________| | |　　　　　＼
___| |___ 　　　　|
| | | |￣￣￣￣￣|
　　 　 ヒンジピン→ ○ | |　　　　　|
| | 　| |￣￣￣￣￣
　　　　　　　　　　　 | | | |←アームブラケット
今回つけたいピン→ ○| | ←力F
| ￣￣￣　 |
|￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣|
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　　　　　　　　　　　　　　　↓１００ｋｇ

アームが回転しないよう、ピンをつけたいのですが、このとき、
このピンに掛かる横向きの力はいくつになるか、ご教授願えませんでしょうか？
重量物の重さはあまり関係なくて、バネの張力によるような気がするのですが・・・。
設計初心者のため、なにとぞよろしくお願いいたします。

回答No.3

noname#230359

寸法関連も同様ですが、仕様も不明なところが多々あり、アドバイスできません。

?
≻ 下図のように、先端にローラがついたアーム３つを他部材に引掛けて、３００ｋｇほどの
≻ ものを持ち上げています。
は、先端にローラがついたアーム３つの重量が１００kgで、＋３００kg程を持ち上げて
なので、計で４００Kgでしょうか？

?
ローラーが他部材に接触しているポイントからヒンジピンの中心までの水平寸法は
何mmになるのでしょうか？
（でも、下の補足要求内容で不要となる場合があります）

?
≻ バネの張力によるような気がするのですが…
なので、バネは引張バネになり、ヒンジピン中心より右側に荷重（重量物）の重心があると
考えますが合っていますか？
（多分、引張バネまでの内容は理解できるが、その後は？？ではないでしょうか？）

?
重量物の重さが変化（約３００kgより少ない範囲で）しても、今回つけたいピンとアームは
常に接触している仕様であれば、貴殿の記述の如く
≻ 重量物の重さはあまり関係なくて、バネの張力によるような気がするのですが…
が略正解です。
略とは、ローラーが付いているアームとアームブラケットの重量や重心位置、ヒンジピン
中心からその重心位置までの水平と垂直の寸法、?で記述内容の水平と垂直の寸法から
計算で判断したモーメント力をバネ力に加える必要がある場合には計算処理が必要です。
差し引く場合には、他部材から外した場合を考え、バネ力で計算します。
（でも、この考察は、ピン選定時の安全率の一割以下と推測するので、正解としてよい
内容ですが、計算確認はやはりしておく必要があります）

以上により、
? バネの仕様
? ヒンジピン中心からバネ取付（フック接触部）までの水平と垂直寸法×２箇所
? バネ取付の角度
? ?で記述の念のため確認計算で使用の記述寸法等
を提示すれば、アドバイス的な計算は可能です。

以上が、補足要求です。

回答No.2

noname#230359

寸法等わからないので、力の関係の詳細については述べられませんが、追加
するピンに作用する力はばねによるモーメントに依存します。アームユニッ
トにはローラーを中心とする自重によるモーメントが重心位置に作用します
が、アームを持ち上げたとき、ピンにはこのモーメント力は働きません。
ただしこれは準静的に動かしたときで、厳密には加速度を与えるとアームブ
ラケット発生する回転モーメントが作用します。３個のアームを持ち上げた
ときの力とモーメントのつりあい式からピンに作用する力が求まります。
急に動かす(加速度を与える)ことを考えなければ、この場合はばね力との
つり合いから計算できると思います。

回答No.1

noname#230359

直感ですから、ちゃんと検証をお願いしますね。

今回のモデルは、ヒンジピンを支点としたテコ、下の形として考えることができるのではないでしょうか。

アームが回転しない、ということは、

fb - f = F

という関係になると考えます。

部材 fb← | → ばね張力 f
|
|
|
|
|
|
○ ヒンジピン
|
|
|
追加ピン ○ | →力F

あ、ちゃんと、モーメントのつり合い、で書かなきゃダメかしら。

支点から追加ピンまでの距離を Lt, 支点から部材(ばね点)までの距離を Lb とすると、

(fb - f)*Lb = F*Lt

という感じかな。