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軸受台の構造についての設計仕様と参考資料
- 軸受台の構造を設計する際の基本的な強度計算の考え方や参考資料についてまとめました。
- 軸受台の設計仕様は屋外設置で24時間FULL運転となる予定です。撹拌所要計算上のトルクや機械的過負荷保護についても説明しています。
- 軸受のサイズや軸受台の強度や寿命計算についての参考資料や経験についてまとめました。最終的な設計の仕上げに役立ててください。
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速度が遅すぎて、通常の計算では寿命の計算は出来ないと思います。 軸受け構造は、スラストベアリング+ラジアルベアリングの組合せですか？ スラスト荷重、ラジアル荷重を別々のベアリングで受けるかの構造を決め、 適用ベアリングを想定し、ベアリングメーカーに相談するのが一番間違い無いと思います。 吊り下げ式の攪拌だど、通常運転時にベアリングに対してのラジアル方向の負荷は、 減速ギヤからの反力だけだと思いますので、攪拌抵抗が分かれば計算出来ると思います。 (始動及び停止時の反力計算は別途) ターンテーブル的(展望レストランとか)な物なら、円形のLMガイドとか色々と方法は有りそうです。 オイレスベアリングで、巨大なベアリングも作れると思いますよ。 滑りベアリングでしたら、分割構造にも出来るのでメンテナンス性が良いと思います。 物によっては、低速域の性能はボールベアリングより良いかも？ あど、材質によってはシールの問題も無くせるかも知れないですよ。 軸にベアリングを通さないで、ケースにベアリングを多数設置して そのベアリングの外輪で軸を受けるとか...色々と方法は有ります。 何を優先するかによって、構造が変わります。 (コスト、メンテナンス性、耐久性、精度、納期など) 低速なので、大きさの制限が無ければ、いくらでも大きなトルクのカップリングは作れます。
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習うより慣れろ的考えで、貴殿が少し苦手なジャンルの設計をしたら良いと思います。 小生も、新人時代には、板厚一つ決めるのも苦労をして、構造や板厚決定は、良く現場を観て 決定していましたし、貴殿もそれに近かったいと想像します。 さて、内容に関しては、 ? 撹拌機の仕様は、ある程度貴殿で纏められると想像するので、それに類似した物を 例えば工作機の主軸やモータと減速機の資料からモータを減速機がどのようにサポートして いるかや、撹拌機そのものの資料をみつける等で、漫画で軸受組み合わせを描く ? 回転数やトルク等の負荷を?の漫画に記入し、軸受径選定や寿命計算をカタログ基に 行なう（ベアリングメーカーと打ち合わせ前に事前に行なうと、頭に入り易いし 打ち合わせ内容もより明確化する） ? 台自体も、スペックから類似物を確認し、今回の仕様にあった構造にして、 貴殿の十八番（おはこ）である構造物分析すればと思います 以上、在り来たりな内容で恐縮ですが、一度初心に戻り見つめ直して観てください。 時間があれば、 No.43352 ばね力による回転運動 をサポートしてあげてください。 勝手に、名前を出して申し訳ない。
お礼
回答ありがとうございます。お久しぶりの気がしますけど・・・ ううむぅ、新人時代は良くまめに何でも計算したものです。 ?の軸受組み合わせを探せば容易に出てくると思っていたのですがさにあらず 取扱説明書も探しまくってみたがコレも思うようなものが得られていない現状 です ?なるほど、どうも頭の中だけで考えようとしていたのが甘いかも知れない。 ?軸受台は軸受反力が略仮定できたので(↓梁モデル）何とかなりそうです。 更に考えてみれば回転体の自重のアキシャル荷重も考える必要があります 週明けにでも構想図を書いて設計仕様を、まづ煮詰めてしまいたいと思います
機械設計のプロへ回答するのは憚られますが．．． 超低回転速度で高負荷対応となれば、テーパローラベアリングも 候補の一つとして挙げられると思います。 ご承知の通り、まさに像が踏んでも壊れないタフネスさが魅力です。 メンテ用で外輪を外すときに棒でたたくために、ハウジングに三か所 ほど凹みをつけるように、組立のベテランからアドバイスを貰って 設計したことがあります。 ＮＴＮか福田交易（ティムケン）へ相談すれば、肌理の細かい技術 サポートが得られます。 お疲れ様です。 テーパローラベアリング＝円錐ころ軸受です。 攪拌機用調心輪付き円筒ころ軸受って凄いですね。 ニーズに合わせて最適な商品を提供する日本メーカのモノづくりの 神髄をみた感があります。 また、趣味の如くさあーっと計算なされるのは羨ましいです。
お礼
回答ありがとう御座います。凄いですよねぇ驚かされました。 ＞趣味の如くさあーっと計算・・・ 早いのが取柄と言えば聞こえは良いのですが、早とちりも有るわけで。。 人は長所と欠点の両方を兼ね備えているので欠点を踏まえて仕事をしたいです
補足
回答ありがとう御座います。 ＞超低回転速度で高負荷対応となれば、テーパローラベアリング 円錐ころ軸受と同じか？っと思うのですが違うのだろうか・・・・・ 確かに郷に入っては郷に従うべきで、休み明けに軸受メーカに相談してみます その後、色々検索してはいるが中々軸受台の軸受配列や軸封などが明確に判る というか参考になりそうなものさえも見つけられないでいます。ただ一点だけ 攪拌機用調心輪付き円筒ころ軸受(NTN)というものをHITさせることが出来た。 ちなみに、「軸強度・軸受反力」の計算を趣味で計算してみました。。。 http://www.fastpic.jp/images.php?file=7180838984.jpg 軸受け反力は、最大で 6875 N のラジアル荷重が下側軸受けに掛かっている。 これらと設計条件を軸受メーカーに提供すれば、何らかの反応はあるだろう。 まぁ取り敢えず・・・22320BK φ100xφ215x73 をベースに考えるとするかな
台の強度は他を然るべく設計すれば足りると思われ、それより、 ・取付く構造物の強度 ・それ込みの共振 ・軸受の液浸対策 ・撹拌状態の考慮とそれに要する負荷計算 http://www.kobelco-eco.co.jp/product/process/mixing/mixing_002.html が必要では
お礼
回答ありがとうございます。 作用する荷重に付いては、大凡計算が終わっておりますので分るのですけど、 肝心の軸受の数量とか軸封とかどのような軸受を使うべきなのか、あるいは、 潤滑や給脂などを考えなければと今の内から既に悩み始めている訳なのです 壊れ難くてメンテナンス性も良く、長期の使用に耐えてコストが安い設計を 目指そうとすればするほどに、難しいものであると今更ながら大変な仕事だと 経験数が未知数であれば、さらに難易度も頭の痛さも倍増しようというもの。
専門家の方に進言するは憚られるのですが 質問文から貴殿が設計すべき範囲が判りかねます （機械設計屋さんならそれが判るのであろうか） １、ギアヘッド本体でしょうか？（シャフト、ギア、ベアリング及びケーシング一式） ２、ギアヘッドを載せる架台？ ３、どちらでも無く架台にベアリングを設置する↓の架台とシャフト貫通部のような http://jp.misumi-ec.com/ec/ideanote/detail/000511.html NTN軸受技術計算ツール http://www.ntn.co.jp/tool/calc/index.php?lang=ja_JP
お礼
回答ありがとうございます。専門家ではないですが、色々な意見が聞けるので 大変興味深かいし、逆に貴殿は専門家でしょうから新たなアイディアも生まれ そうな気もするくらいです。 そもそも機械には種類と範囲が広いから専門家というのは逆に怪しいかもw ＞３、どちらでも無く架台にベアリングを設置する↓の架台とシャフト貫通部のような 。。。↓こ～んな、イメージでいますが、具体的には未だ設計に入ってません http://www.fastpic.jp/images.php?file=6913949125.jpg
攪拌機などは加減速時に思わぬトルクが加わる場合があり、場合によっては 曲げモーメントなどの考慮も必要となると思いますので、事前検討しておくと 良いと思います。一般には軸受寿命は軸受の定格負荷容量で決まります。 軸受の基本寿命としてカタログに示されているので、負荷の大きさに応じて これを選定します。詳細は軸受メーカーの技術資料を参考にしてください。 一例を下記しておきます。 http://nb-linear.co.jp/technology/index.html
お礼
回答ありがとうございます。 ＞攪拌機などは加減速時に思わぬトルクが加わる場合があり そうですね。起動時の最大トルクと言うよりも、設定トルクから逆算すれば 軸受反力も回答(1)のモデルとすれば、計算できそうに思えてきました。
お礼
素早い回答をありがとうございます。大変、助かります。弊社には一応沢山の 技術者は居れども、機械によっては未経験だったりスケールが余りにデカいと それなりに強度計算の知識も無ければならないので難しい設計になりますね。 確かに、通常の計算では寿命の計算は出来ないですよね・・・なるほど。 ＞軸受け構造は、スラストベアリング+ラジアルベアリングの組合せですか？ アキシャル方向には荷重は殆ど生じない構造なのでラジアル荷重を2個の軸受 で受けようかなと思っておりましたが、漠然としか考えていませんでした。 ＞吊り下げ式の攪拌だど、通常運転時にベアリングに対してのラジアル方向の負荷は、減速ギヤからの反力だけだと思います 貴殿の投稿に回答している内に解り始めました。 力学モデルで言うと↓のように、L>>a と考えることが出来そうですねぇ ちなみに、図の左側の支点Aの更に左に減速機+カップリングになります。 カップリングも選定しないとなりませんねぇこんな大トルクの在るんかなぁ http://homepage2.nifty.com/Pixy/calchtml/routine/06/iso/0601.html
補足
ほほぅ～すべり軸受とは、まったく考えに及ばなかった・・荷重が大きいので 面圧が高くなりそうだが？ 軸径がφ100程度だろうから自動調心ころ軸受にと 回答(5)さんの追記に書いてきたばかりでしたが、一応検討させて頂きます。 シールは屋外仕様なので必須であると思えますから、これは外せないなぁ。 ＞何を優先するかによって、構造が変わります。 (コスト、メンテナンス性、耐久性、精度、納期など) ・・・おお、参考になります。耐久性＞メンテナンス性＞コスト＞精度＞納期 の順でしょうか。そうねぇ～施設の重要性からコストは最後になるかも知らん カップリングは軸偏心を吸収したいが、耐久性がコストよりも上になります。 未だ、時間が充分にあるので色々と考えに考え抜いて最良の設計を目指します