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ナイロンローラーの肉厚の計算方法
- ナイロン（MC901）製のローラーの肉厚（ベアリング外径とローラー外径の差）の計算方法を教えてください。
- ローラーの肉厚が小さいとナイロンがヘタってしまう可能性があるため、正しい肉厚の計算が重要です。
- ナイロンローラーの肉厚を計算する際には、ベアリング外径とローラー外径の差を考慮して計算する必要があります。
- 機械設計
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参考URL中の圧縮強度（5%変形）を基準強度として安全率を考慮することになる かと思います。但し圧入時に既にプレ圧縮応力を受けていることになろうから ここらが注意を要するところかと思います。ヘタルというのは、クリープ強度を 意識してのことだろうが、日本ポリペンコに相談してみてはどうだろうかなぁ 要素奇知さんの言うようにヘルツの接触応力以外には私も手計算での方法は見当 が付きません。すべり軸受やころ軸受なども基本的には同様な手法だと記憶して いますので、参考2URLメーカーサイトが参考になるかも知れませんが自信は無い
ミスミではベアリング付、止めネジ付になってますね。 http://jp.misumi-ec.com/ec/ItemDetail/10300423010.html 真面目に圧入計算をすればよいが、熱膨張率が金属と桁違いに大きいのは、使う上でも問題になるし、穴加工でもはめあい公差に持っていくのが面倒。 なのでザックリ大き目の圧入シロで無理矢理押込み、膨らみは後加工で削ってるのではないかと思います。圧入を厳密にやっても結果は同じ。 また、クラウンテーパーの付け方で膨らみを微妙に逃げているかも。 両肩をツバで補強したタイプなら膨らみは目立たない。。。いずれも問題を巧妙に回避しており、ローラ単独では造りにくい売りにくいことが伺えます。
お礼
外は後から加工するのですね、なるほどです。新たな視点ができました。ありがとうございます。
ローラーの耐荷重は円筒と平面のヘルツの接触応力を求め、この値が弾性範囲 の許容値になるように設定します。ナイロンの場合融点から十分小さくても 荷重が加わると変形に至る温度がありますので、80℃以上での使用には注意が 必要です。ナイロンの物性については以下の技術資料を参照ください。 http://www.polypenco.co.jp/products/mc_ny/index.html また実際のナイロン車輪の製品データも参考になると思います。 http://www.chubu-sangyo.co.jp/caster/gspo.html ヘルツ式は球体の接触が一般的ですが、円筒の接触についての式があり、円筒 の幅が関与します。 円筒の半径方向応力は一般には最外径で最大となるので、ある程度の肉厚を 確保すれば、外径における接触応力のみ安全なレベルに設定すれば良いと 考えております。以下参考に添付しておきます。 http://www.takitard.com/heltz/heltz.pdf
お礼
ご回答ありがとうございます。 ヘルツの計算式でローラーの外径は計算できるのですが、肉厚は算出できないと思います。 車輪の製品データを参考にさせて頂きます。 追記ありがとうございます。 肉厚とはローラーの幅ではなく、ベアリング外径とナイロンローラー外径の差（厚み）の部分のことでした。分かりにくくてすみません。
三つの要因を考慮する必要があります。 先ず一つ目は、ベアリングの外輪とMC901ナイロンの密着性を高めるため、ベアリングを 圧入する必要があります。 その圧入力に耐えられるか否かを考慮する必要があります。 計算方法は、MC901ナイロンの物性とCADでの解析若しくはこの森での過去ログにて確認して ください。 二つ目は、ベアリングが受ける荷重がMC901ナイロンへも伝達します。 それによるMC901ナイロンの変形も考慮が必要です。 三つ目は、熱膨張の考慮です。 加工＆計測時の温度や、ベアリング組付時の温度、実際に使用する時の最高又は最低の 温度を確認し、一つ目と二つ目の確認範囲内に入っているかをチェックする必要があります。 また、三つの要因確認と使用用途に合ったMC901ナイロンの種別（グレード）を選択する 必要もあります。 上記URLの“ナイロン （MC901） 物性 ”でも解るように、圧縮強さは鋼より劣ります。 ですから、芯材入りのローラーにして、 ＊ 芯材（鋼）とナイロン （MC901）のローラーとの接触面積を多く取り、大きな応力を 掛けないで大きな負荷に耐えれる仕様にする。 （接着剤や粘着剤使用でも、接触面積が大きいと、大きな負荷に耐えれる仕様になる） ＊ 芯材（鋼）とベアリングの取付で、圧入仕様にするなり、ねじ止めにするなりして、 固定し、接触面積が小さいけど鋼＆鋼の比較的大きな応力を受けれるようにして 剛性を高める。 ことも検討されてもよいです。 MC901ナイロンへのねじ切りみたいな提案をされている方がいますが、 ねじとMC901ナイロンの接触面積は、比較的小さいのでそれを反力としてねじから ベアリングへ伝える力も比較的小さくなるので、設計の仕様には向きません。 まだ、接触面積が大きい圧入の方がベアリングとMC901ナイロンのグリップ力はある筈です。 熱膨張に関しては、確かに熱の伝わり難さは MC901ナイロンは大きいです。 でも、日常の夏の気温の上昇や冬の気温の低下は考慮に入れないといけません。 以前、工場内の温度は零度をあまり下回らないと聞いていたので、それを温度の下限値に して設計しましたが、正月休みに工場を長期に停止させたために零度を大きく下回り、 樹脂とガラスの構成部分が壊れました。 樹脂もガラスも熱の伝わり難さは大きいですが、数日単位では意味がありません。 （お盆の長期停止の工場内の最高温度も同じです。） 経験から考慮した方がベターですよ。
お礼
二つ目のベアリングが受ける荷重がMC901ナイロンへ伝達されることを心配しております。しかるべき肉厚が必要だと思っており、悩んでいるところです。 心配していた部分が明確になりました。大事なのはベアリングとナイロン部の接触面積を大きくすることですね。 とても分かりやすいアドバイスを頂き、どういうものなのか初心者の私でも把握することができました。ありがとうございました。
お礼
はい、クリープ強度を心配しております。アドバイスありがとうございます。