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Oリング溝設計で悩んでいます。

金属が膨張した場合、線膨張係数にならって外側に膨らむと認識していますが、
Oリング溝の様な複雑形状をしている場合、どの様に膨張するのでしょうか?
具体的に言いますと、Oリング溝の内径側,外径側それぞれが外側に膨張した場合、
Oリング溝幅Aは変わらないのでしょうか?
それとも、内径側と外径側の厚さの違いから、Aは変化するのでしょうか?

宜しくお願いします。

「金属の膨張による形状変化について」の質問画像

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A 回答 (6件)

図上げておきます。


外側に遊びを持たせる。
・・・あまりシビアに考えなくて良いです。設計に余裕がある。そのためのOリングですから。
「金属の膨張による形状変化について」の回答画像5
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

サイコロの例、イメージしやすかったです。
複雑形状の中で個々で考えるから分かりにくくなるのですね。

そうか…熱膨張まで考えるのであれば、Oリング側の膨張も考えなくてはならないですね…
パラメータが増えてしまいました(笑)
しかし、Oリングは線膨張係数がカタログに記載ありませんでした。Google検索でもヒットせず。
もう少し考えてみます。

お礼日時:2014/05/25 11:29

これまでの回答と同じ意味ですが、



熱膨張は、形状に関係なく、拡大コピーのように均等に一様な倍率で大きくなる、と考えればよいです。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

分かりやすい例えをありがとうございます。
お陰様でイメージ出来ました。

お礼日時:2014/05/25 13:46

Oリングと考えるから複雑になる。

(^^)
 Oリングに限らず、どんな複雑な形状であっても、それを切り出す前のサイコロを考えればよい。サイコロの3辺が同時に伸縮しそこから改めて切り出す。
 Oリングは通常金属よりも線膨張係数は大きいので、温度が上がれば内も外も外に広がる。
 上下ふたつの素材が異なる場合は転がります。

 今から出かける・・・図は帰ってから
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えー! Oリングで熱膨張は普通は考えなくても良い筈ですが?


Oリングは普通圧入しますが、それに加えてOリングに圧力が掛かった状態で溝内部で密着力を増すような形状に設計しますから、温度変化で漏れが起きるようなことは有り得ないはずです。
溝幅は内部にOリングが余裕をもって入るような寸法ではないのですか?
Oリングで圧力で変形して密着できないような硬い材質は無いでしょう。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

まず、今回の部品は平面固定シール様にOリングを用いているので、圧入はしていません。
溝寸法については、圧縮率と面粗度を推奨値とし、溝幅も公差展開(熱膨張考慮せず)しても充填率は推奨値を満足しています。
ただ、溝幅自体が推奨値以下であることから、熱膨張しても充填率が100%を超えないという証明がしたいのです。

お礼日時:2014/05/25 10:09

仮に、外形 を25mm 内径を20mmとした場合、A は5mmですよね。


膨張寸法は 
外形の半径 12.5mmに対してかかります → 12.5mm x 膨張率
内径の半径 10mm に対してかかるので → 10mm x 膨張率

>それとも、内径側と外径側の厚さの違いから、Aは変化するのでしょうか?
変化はあるがOリングの直径が大きくなる方向に「シフト」するようなイメージでしょうか。

ではA自体に対する膨張は → 5mm x 膨張率と考えていいと思います。

金属の材料と使用環境の温度にもよりますが、Oリングの外形、内径、直径に対しての推奨値の寸法にしておけば、膨張による寸法変位もカバーできる範囲と思います。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

なるほど。溝寸法にも線膨張係数が働くのですね。

もう少し詳しい話をしますと、既存製品の寸法見直しをしています。
Oリングメーカー推奨値はカタログから分かったのですが(仮に5mmとします)、本部品上に来てOリングを潰す形になる部品の関係上5mmは確保出来ない為、5mm以内で充填率MAX100%未満となる寸法設定を検討している次第です。

お礼日時:2014/05/25 00:45

内径も外径も同じ膨張係数であるから溝幅も同じ膨張係数で膨張する。


というのが物理学としての回答。

複雑な形状であれば膨張せずに応力として内部に残留する事があるので実験的に決定すべきが工学的な回答。

かな?
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

「同じ膨張係数で膨張する=その箇所の厚みによって膨張量は異なる=外径のほうが膨張量大」で合ってますでしょうか?

工学的にはそうですよね…最終的には設計後に試作評価をする予定です。

お礼日時:2014/05/25 00:14

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Q樹脂材料の曲げ弾性率について

先日、仕事の関係でプラスチックのスナップフィット
(プラスチック部品の一方と他方がパチンとはまる
爪形状です。プラモデルにもよくあると思います。)
の荷重計算をしようとしました。
その爪形状には大きなテーパがついており、
根元が太く先細だったので、
単純な梁の公式では計算できずに
excelマクロによる数値積分で
梁の曲げ微分方程式(d^2y/dx^2=-M/EI)を
解こうとしました。
-------------------------------------
一応できたので、早速荷重を計算して実測値と
照らし合わせてみようとしたのですが、
材料のヤング率(縦弾性係数)を知らないことに
気づきました。
同僚に聞いてみたところ、「曲げ弾性率」というのは
材料の仕様書に載っていると教えてくれました。
職場にある材料便覧を見ても「曲げ弾性率」は
載っていました。
この「曲げ弾性率」はヤング率(縦弾性係数)と
同じなのでしょうか。それとも違うのでしょうか。
もし違う場合、ヤング率(縦弾性係数)は
どのようにして調べるべきなのでしょうか。
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お手数ですがご教示願います。

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Aベストアンサー

結果から言うと,Eに曲げ弾性率を代入しても問題ないと思います.

引張弾性率と曲げ弾性率は測定方法が異なりますので,物性のもつ意味は違います.引張りの場合(丸棒を引っ張るようなケースです),材料内部はすべて引張応力になりますよね.

しかし,曲げの場合(板を曲げるようなケース)では,ふくらんでる面には引張応力,へこんでる面には圧縮応力がかかります.このため,例えば引張弾性率と圧縮弾性率が異なるような材料では,引張弾性率と曲げ弾性率は違ってきます.

また,少し専門的になりますが,曲げのかかる部材には,引張・圧縮応力の他に,せん断応力もかかっています.これらの効果が総合的に寄与してくるため,引張弾性率と曲げ弾性率は,「意味合いとしては」異なる物性値です.

しかし,ごく一般的なプラスチックであれば,引張弾性率と曲げ弾性率はほぼ同じ値になります.
下記などにデータが出ていますが,恐らくほぼ同等か,曲げ弾性率の方が10%程度低い値になっていると思います.
http://www.m-ep.co.jp/mep-j/tech/index.htm
http://www.mrc.co.jp/acrypet/04tech_01.html

カタログデータに曲げ試験が多い理由は,試験が簡単だからです.薄い平板の試験片が使えますからね(チューイングガムのような形状です).それに対し,引張試験では,試験片を「つかむ部分」の加工が難しく,やや複雑な形状になってしまいます.

というわけで,プラスチックの分野では,曲げ弾性率を測定して,これをEとして代用するケースが多いと思います.

ただし,圧縮やせん断弾性率が引張と極端に違う材料・・・たとえば,ガラス繊維で一方向強化したような異方性材料では,曲げ弾性率とヤング率は大きく異なります.

あと,蛇足になりますが・・・
曲げ弾性率=曲げ応力/曲げひずみ
とありますけど,前述の通り,曲げ応力や曲げひずみは一定値ではありませんので注意が必要ですね.材料内部で分布をもっています(ここが引張と違うところ).

通常は,曲げスパンL,破断荷重P,試験片幅b,厚さh,たわみxなどを用いて,
E=(P・L^3)/(4・b・h^3・x)
のような式で求めます.試験方法によっても式が違ってきますので,材料力学の教科書をお読み下さい.

結果から言うと,Eに曲げ弾性率を代入しても問題ないと思います.

引張弾性率と曲げ弾性率は測定方法が異なりますので,物性のもつ意味は違います.引張りの場合(丸棒を引っ張るようなケースです),材料内部はすべて引張応力になりますよね.

しかし,曲げの場合(板を曲げるようなケース)では,ふくらんでる面には引張応力,へこんでる面には圧縮応力がかかります.このため,例えば引張弾性率と圧縮弾性率が異なるような材料では,引張弾性率と曲げ弾性率は違ってきます.

また,少し専門的になりま...続きを読む

QVA提案とVE提案の違いを教えて下さい。

こんにちわ。
VA提案とVE提案の意味の違いを教えて下さい。
宜しく、お願い致します。

Aベストアンサー

用語的には。
VA:Value Analysisの頭文字(価値分析)
VE:Value Engineeringの頭文字(価値工学)

VAは、おおざっぱに言って、既存の製品に対して改善を行う手法。
製品やその部品に対して、必要とされる機能や品質を考えて現状を分析し、コスト低下につながる代替案を提案する。
この部品は何のために使うのか →他に代替えになる物はないか →あるいは現状の品質がほんとに必要かなど。

VEは、開発設計段階から行う手法。
設計を行う場合に、機能や品質を満足するするに必要なレベルを考慮する。
(適正な材料の選択、適正公差、最適工法の選択、仕上げ方法の見直しなど)
不必要に過剰品質にならない、設計が複雑では製造段階での努力には限界がある、それらを含めて設計段階への提案。

現在では、VEの方が重視されている、もちろん既存製品に対するVA提案を受けて、次製品へのVE活動につなげていきます。

個人サイトですが「VEをもっと知ろう」
http://www.geocities.jp/taka1yokota/mypage4-ve1.htm
(VEの考え方がおおよそ分かると思います)

社団法人日本VE協会「VE基本テキスト」
http://www.sjve.org/102_VE/images/302_basic.pdf
(PDFファイルです)

こんな感じです。

用語的には。
VA:Value Analysisの頭文字(価値分析)
VE:Value Engineeringの頭文字(価値工学)

VAは、おおざっぱに言って、既存の製品に対して改善を行う手法。
製品やその部品に対して、必要とされる機能や品質を考えて現状を分析し、コスト低下につながる代替案を提案する。
この部品は何のために使うのか →他に代替えになる物はないか →あるいは現状の品質がほんとに必要かなど。

VEは、開発設計段階から行う手法。
設計を行う場合に、機能や品質を満足するするに必要なレベルを考慮する。
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Qタップ穴とキリ穴の違いについて

カテ違いでしたらすみません。

図面中のタップ穴(2-M6タップ)とキリ穴(8-φ8キリ)の違いを教えて下さい。

また、タップ穴とネジ穴とは同じ意味なのでしょうか?宜しくお願いします。

Aベストアンサー

タップ穴(2-M6タップ)は穴にM6ボルト用のミゾ(タップ)がきってありナットがなくてもボルトが締まっていく構造の物です。2-は2ヶ処という意味です。
キリ穴(8-φ8キリ)はただの丸孔です。φ(直径)8mmで8-は8ヶ処という意味ですね。

Q±4σに入る確率について教えてください

ウィキペディアの検索より、
確率変数XがN( μ, σ2)に従う時、平均 μ からのずれがσ以下の範囲にXが含まれる確率は68.26%、2σ以下だと95.44%、さらに3σだと99.74%となる。
と分かりました。

そこで
4σ、


の場合確率はどうなるか教えてください。
よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

Excel で NORMDIST を使い、平均 50、標準偏差 10 (いわゆる偏差値)で計算してみましたら、次のようになりました。

 σ 0.682689492137086
2σ 0.954499736103641
3σ 0.997300203936740
4σ 0.999936657516326
5σ 0.999999426696856
6σ 0.999999998026825
7σ 0.999999999997440
8σ 0.999999999999999
9σ 1.000000000000000

Excelの関数の精度がどの程度のものか分かりませんが、9σで100%になりました。

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Q熱膨張による形状変化

添付ファイルの2通りの形状において、実線から材料の温度が上昇
した場合、熱膨張時の形状変化は点線のCase1それともCase2
のどちらでしょうか?
また円の外周の一部に切欠けがあった場合、ワークを均一に暖めた場合の熱膨張時形状はCase3それともCase4でしょうか?

Aベストアンサー

図がはっきりしないのですが始めの場合は上側、次は左側。
この問題は切かきの部分にも同じ物体があるとして考えます。


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