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【DRBDK】 テンションロッド

DRBDK とは 「どんぶり勘定に基づく設計反省」の事であります^^;ゞ

昨日書いたテンションロッドですがかなり重要な部品で 結構な荷重がかかる部品で 壊れると車体の機能が停止するばかりかちょっと危ない部品であります

そこで 本当にコレで大丈夫かどうか 強度を確認しておきましょう
DK(どんぶり勘定)で^^;

さて まず構造のおさらい
f0067355_0323637.jpg

上下ひっくり返したクレーンの原理で車体を支えています
「丈夫で扱い易いが信条」と言う割にはアクロバティックな構造です

この構造を採った理由は過去ログにさんざ書きまくりましたが 要は作り易いと言う事です
平面上の小さいジグで作れるメインフレーム 構成部品はバラバラにでき 持ち運びも便利
それもこれもアパートの一室でエコランカーを作らにゃならん という事情に拠ります




まず前提として
・走行質量100kg
・想定荷重3G
・重量配分3輪均等
は過去ログにあるとおりです

でザクっとDK(どんぶり勘定) 1輪あたり1000N
前2輪で2000Nかかりますがテンションロッドも2本なので 1本当り1000Nとします

テンションロッドはほぼ水平マウントになり メインフレームは10degの角度がついてます
従ってテンションロッドにかかる引っ張り荷重は
・1000/tan10deg≒5700N
となります

さて テンションロッドの破壊モードは以下の3つが考えられます
f0067355_0423290.jpg


f0067355_043168.jpg


f0067355_0432851.jpg


まず①
応力[MPa]=荷重[N]/ロッドの断面積[mm^2]で
荷重は先ほどの 5700Nを当てます
ロッド径はΦ8ですが ネジ山を切ってあるので 最小部であるネジの谷径で計算します
M8 並目ネジの谷径は 6.647mm ですから 断面積は 約34.7mm^2
5700/34.7≒164
材料は A7075-T6 で強度は580MPaとして3.5程度の安全率確保
判定:OK

次②
ネジ山がせん断破壊する場合 通常はおねじから逝きます(せん断面積がめねじより小さいので)が 今回の場合 おねじ材料に対してめねじ(ロッドエンド)の材料の方が弱いので めねじから逝くものと思われます
ロッドエンドのカタログの横っちょにこう書いてあります
「引張強度275MPa, 耐力 200MPa」
この見るからに怪しい値をそのまま使います^^;
しかしせん断面積は不利なおねじ側で計算します
都度不利な方の値を拾っていくのがDKの極意です
谷径周長×ピッチでかかり代1山当りのせん断面積が出ます

20.8×1.25≒26
となりますが せん断強度は引張強度の60%で計算するとして
1山かかっていれば 26×165=4290N に耐えられる事になります
最低でも7.6山かかる様にしてあるので32604Nに耐えられ 安全率5.7程あります
判定:OK

次③
ボルトの強度区分 12・9 で 引張強度1176MPa せん断強度705MPa
断面積約34.6mm^2 (これも谷径)
なので24393Nまで耐えられますので 安全率は約4.27
判定:OK


と言う訳で全てOK
ステアの安全率はこんなに無いので このモードに至る前にステアが曲がります
そしてこんな荷重を受けた時は変形量がボトミング(車体の底が地面にする)に到達するので テンションロッドが破壊する事は無い と言って大丈夫でしょう

せん断強度の係数とかは本当にテキトーです
それは個々のケースによって異なり メーカーに於いてはそれこそが独自のノウハウとなる訳です
いるかワークスにはそんな知見は無いのでDKなのです^^;
ですが それぞれの部位が どのくらい? ギリギリなのか 余裕なのか ザックリとでも知っておく事は有用です
by irukaworks | 2009-06-29 01:47 | エコラン日記 | Comments(4)
Commented by なかむら@fs at 2009-06-29 02:55 x
またでしゃばりです~m(__)m
ロッドエンドにロックナットありますよね。
ロックナットを締め付けるとその締め付けトルクに応じて、おねじに引っ張り応力がかかります。
http://www.kikaikaihatu.com/sekkei/200211231.shtml
この値を上乗せすべきじゃないでしょうか。
たぶん実際には比例限度を超える応力がかかると塑性変形により締め付け力が低下してそれ以後は大きな応力はかからなくなるので問題にはならないと思います。
Commented by irukaworks at 2009-06-29 18:32
こんばんは コメント大歓迎です

ご指摘の点 私も認識しておりましたが
仰るとおり引っ張られて破壊モードに至った時には既にナットは緩んでいるものとして無視しました
それとこのナットはそんなに軸力を必要としませんし よしんば緩んでも直ちにクリティカルな事態には至らないので 最小限のトルクで締めることとしました
「ロッドエンドが緩まない為にはどれだけの軸力が必要か」
なんてのはちょっとパスしたいですが…
計算結果に余裕があり 仮に10000N加算してもセーフなのでオケっ! と思ってます



ご紹介頂いたURL 私もよくお世話になってます
読んでるとボロクソ言われてしんどいですけど^^;
Commented by なかむら@fs at 2009-06-29 21:15 x
わかってて無視してるんならまったくもって問題なしですね~
失礼しました。
うちのリンク足も同じなんですができればねじ以外の部分の肉を減らしたいところですよね。
「とりあえず形にして~」と思って作ってからずっとそのままになってます(^^;;
Commented by irukaworks at 2009-06-29 23:30
とりあえず作ってそのまま っていうのは共感を覚えます
多分ウチとはレベルの違う話でしょうが…

左様に安全率のあるウチの場合 そもそもM6でもイケるんじゃ って所から始まって 更に何もそんな危ない所に手を着ける前に車体のあちこちに 「まだ 切ってないだけ」とかそういうのが沢山あったりします^^;

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