モーメントの計算

質問

現在、ベルトグラインダー(ベルトサンダー)を使用して試験片を研削する治具を設計しています。
試験片を治具で把持し、ベルトに試験片を押し付け研削する方法ですが、この際に
試験片を削ろうとする力及び試験片把持治具の支点にかかるモーメントを計算したいのですが、どのような計算をすればいいか分からず困っています。
計算するための考え方や参考資料などがありましたらご教授願います。

ベルトグラインダーに関する仕様は以下の通りです。
モータ：0.4kW
ベルト周速：8.6m/S
駆動側プーリ径：Φ125
従動側プーリ径：Φ80
研削面(ベルト面)から把持治具支点までの距離：55mm

お手数ですが、宜しくお願い致します。

回答No.1

ohkawa3 · ベストアンサー

ワークをベルトに押し付ける力が未知ですので、摩擦力のリアルな値は不明ですが、仮にモーターのパワーが100%研削する摩擦力で消費されると考えれば、摩擦力及びそれによって生じる試験片把持治具の支点にかかるモーメントを想定することは可能です。
ベルト周速V：8.6m/s、モータ出力P：0.4kWから求められる摩擦力Fは、
F＝P÷V＝400W÷8.6m/s＝400J/s÷8.6m/s＝46.5J/m＝46.5N
研削面(ベルト面)から把持治具支点までの距離L：55mmとすれば、
把持治具の支点にかかるモーメントMは、
M＝F×L＝46.5N×0.055m＝2.56N・m という計算結果です。

モーターの出力のうち、研削力以外に消費される分もあるでしょうし、モーターに最大出力に相当する負荷が常に掛っている訳ではありませんので、現実に加わる平均モーメントは、上記で求めた値より小さいと思います。その一方、ワークの支持が不安定になってワークがベルトに食い込むような状況になれば、瞬間的に上記よりも大きなモーメントが発生する場合もあるかもしれません。

リアルな値が必要であれば、摩擦力を実測なさることをお勧めしたいと思います。

お礼

早速の回答ありがとうございます。
摩擦力を求めると言う事ですね。勉強になりました。
また、計算方法までご教授頂きありがとうございます。

私の説明不足でしたが、ワーク+治具の重さが約2.5Kgで人の力で押し付ける為、明確な押し付け力は無いのですが、押し付けは3Kgから大きくても10Kg程度と想定しますが、モーター出力から想定できる最大値の検討ができればと思っていたので助かりました。

大変参考になりました。ありがとうございました。