ボルトに加わる外力について

質問

こんばんわ。機械設計には疎い者ですがご教授頂けませんでしょうか。

添付画像のような構造、
M20ボルトを使ってΦ40丸棒の上面に平板を取り付けてその平板の先端を単純支持。
Φ40丸棒の下面を油圧ジャッキを使って10tonで引っ張ります。
よく工場で見かける爪ジャッキみたいな感じです。
M20ボルトの強度を確認したいです。

このボルトにはどのような外力が加わるのでしょうか。
単純に10tonの引っ張り荷重だけで無く, モーメントも加わるのでしょうか？

それとも…RA反力も10tonなので釘抜きの原理で
ボルト中心に加わる外力は 10ton x 200+20 / 20 = 110 ton。
という考え方でいいのでしょうか？

全く見当はずれのことを考えていたらすみません。
よろしくお願いいたします。

回答No.4

ohkawa3 · ベストアンサー

10ton の力が加わるφ40の部材の姿勢をどのように規制するのかによって、答えが大きく変わると思います。

例えば、φ40の部材が、固定されたシリンダーの中で鉛直方向だけに動くように支持される状態で、摩擦力を無視すれば、ご質問のとおり、ボルトには 110 tonの軸力がかかるとの計算結果になるでしょう。

ところで、どの程度の強度のボルトを想定されているか不明ですが、M20のボルトは、110 tonの力が加わる前に破断すると思います。また、釘抜きの支点にも大きな応力が加わり、塑性変形がおこると思います。3次元的に塑性変形がおきるような条件の応力解析は、手計算では難しそうです。

お礼

有難うございます。
ご推測の通り, Φ40の下面は油圧シリンダに固定されていますので上下方向にだけ動きます。

ボルトの強度区分は10.9ぐらいで検討していましたが
油圧シリンダの10tonが110tonに増幅されると・・・とても耐えそうもありません・・・。
釘抜きの原理恐ろしいですね。

このような構造の場合はやはりボルト２本を使って
取付スパンを広げる方が良さそうですね・・・

回答No.3

noname#259849

その図の通りだとRa中心にクルクル回るだけでボルトに外力なんて発生しませんけど。

お礼

ありがとうございます。
Φ40の下面は油圧ジャッキに固定されて上下方向にしか動きません。

回答No.2

mpascal

http://jfri.jp/publicate/

「(20) VDI 2230 高強度ねじ結合体の体系的計算法（改訂版）」を入手し読んでみましょう。

お礼

有難うございます。そこらの本屋さんでも買えなさそうな本ですね。

回答No.1

hahaha8635

みんなまとめて考えるなら
CAEをかけたほうがいい
今は契約購入だから
https://www.autodesk.co.jp/products/inventor/subscribe?plc=INVPROSA&term=1-YEAR&support=ADVANCED&quantity=1

ある意味やすい

単純に考えるなら
腕は剛体としてねじだけ考え
そのあと
ネジは剛体として
腕を考える

あほだとねじだけ考えて　腕が折れる

お礼

とても小さい会社なので、そこまでの予算はありません。
手計算で計算できれば・・・。と思ったのですが。