推力と荷重

質問

図は重さ10kgのφ50円筒長さ100mmをローラ4コで受け、そのうち1コをラック＆ピニオン+シリンダにつながっています。
ローラとギヤ間にはベアリングが入っているとします。（記載するのを忘れました）
(ギヤのピッチ円直径は25mm、ローラ径は35mm)
1）ローラ1個に掛かる重量は2.5kgで左図のように矢印方向で合っていますか？
２）この円筒を静かにシリンダー+ラック＆ピニオンで回そうとした時、シリンダ推力は円筒とローラの最大静止摩擦力に勝る力でそっと回せば良いのでしょうか？

例えばローラと円筒の摩擦係数が0.75としたなら、シリンダー推力=最大静止摩擦係数＝25N×0.75=18.75N

誰も教えて頂けなく困っています。
どなたかご教示下さい。

回答No.5

ohkawa3

このスレッドに関する内容でははありませんが、締め切られてしまったので、こちらを借用させて頂きます。
ねじに加わるせん断力に関する次のお問い合わせについて、納得なさったのでしょうか？
　　https://mori.nc-net.or.jp/qa9726078.html
　　https://mori.nc-net.or.jp/qa9725986.html
　　https://mori.nc-net.or.jp/qa9725334.html
このサイトは、質問者が締め切ると、回答者はそれ以上の回答を書き込めない仕様になっています。
追記で疑問点を書き込んでも、締め切ってしまえば、回答者は更に回答することができません。

このようなサイトの仕様を理解した上で、質問者－回答者のやり取りを繰り返すことによって、必要とする落としどころに到達することがこのようなQ&Aサイトの有効な利用法と思います。ご一考くださるようにお願いします。

補足

まだ解決できません。
M6ボルトで12本で止める予定です。
妥当な本数とサイズの決め方を教えて下さい。
それと安全率の決め方も教えて下さい。

回答No.4

ohkawa3

「ゆっくり」のような形容詞ではなく、数値を使って動作や寸法などを定量化する一連の作業を「設計」と言います。
ワークを搖動する装置を「設計」したいならば、まず最初に、下図のように、ワークの姿勢、(角)速度、(角)加速度の関係を定量化しましょう。

回答No.3

lumiheart

>先日の問題もしかり…妥当とは言わず…近しい値というのは求められないですか？
最低限のシリンダ径を求めるのは可能なれど、ほぼ意味は無い
（ローラ１回転するのに１時間掛かっても良いならとかの）
常識的にゆっくりとは言っても１０ｒｐｍくらいじゃあないかな？

マジな話１ｒｐｈとかで回そうとするとかなり困難
何が困難かと言えば１ｒｐｈ±１ｒｐｈくらいの誤差が発生するであろう
よーするに時々止まってる、時々倍の速度で回ってる

一応、金額的に近い値なら既に出てる
チューブ内径φ１０ｘ１２５ｍｍ　　￥2,790
https://www.monotaro.com/p/5876/8333/?t.q=%83G%83A%83V%83%8A%83%93%83_
チューブ内径φ２０ｘ１２５ｍｍ　　￥6,290
https://www.monotaro.com/p/5258/8383/

倍違うじゃん？
とは言っても差額はたったの３千円程度　
貴殿の時給未満の金額なので、微々たる誤差に過ぎないと言えるであろう
恐らく、装置全体価格の１％未満か？

蛇足
設計するのに重要な事
自分の時給より安価なものに時間を掛けてはナラナイ
１０万円のモノを１割下げて９万円とかならそれなりに意味は有るでしょうが
３千円を２７００円に下げたところで誰も褒めてはくれない
それどころか１時間掛けていたら脳無しと呼ばれる

回答No.2

lumiheart

例によって例の如く、イナーシャに始まってイナーシャに終わる
https://www.mikipulley.co.jp/JP/Services/Tech_data/tech24.html
https://cyclo.shi.co.jp/product/gmoter/prest_neo/pdf/prest_j90-j93.pdf
http://www.mutoh-sekkei.jp/keisan/03_moment.html

エアシリンダーで駆動するの？　＜質問文に明記してないけど？
＞シリンダー推力=最大静止摩擦係数＝25N×0.75=18.75N
最細径シリンダーを計算するの？
回りさえすればそれで良いの？

カックンカックンと回ってても怒られないなら
チューブ内径１０ｍｍでも駆動出来るね
https://d-engineer.com/unit_formula/cylinder_cal.html

恐らく、スムーズに駆動するなら３０ｍｍくらい必要なんじゃあ？

補足

先日の問題もしかり…妥当とは言わず…近しい値というのは求められないですか？

この質問の目的は、必要最低限のシリンダーを選び、また周りさえすれば良いですが、出来るだけスリップしないように回したいです。

ロ-ラはウレタンショア70で、ワ－クは重心が回転中心と同じでバランスが良いクランクシャフトです。

モジュール1のラック&ピニオンで回します。

何故モジュール1なのか…根拠を知りたいです。
駆動側に一点記入漏れですが、ギヤ２個で左側にラックがついていますが、右側と左側の間にもう一つアイドルギヤがついていて、左側回ると追従して、右側もまわります。

回答No.1

ohkawa3

これまでのご質問に比べて、図（写真）が見やすくなりました。
このようなご配慮を歓迎します。

＞誰も教えて頂けなく困っています。
物理の原理（力学）の基本をつかって、貴殿自身で計算すればよいと思います。

＞最大静止摩擦力に勝る力でそっと回せば良いのでしょうか？
最大静止摩擦力に勝る力を加えれば、スリップしますが、それで宜しいでしょうか？
シリンダーに加わる最大の力を見積もるために、最大静止摩擦力を使うことは「あり」だと思いますが、スリップせずに駆動するための条件としては不足しています。