すべり摩擦ところがり摩擦の違いについて解説しました。静止摩擦力と動摩擦力の違い、摩擦係数の考え方を摩擦係数の測定を実験で検証して比較してみました。
・ミスミ リニアガイドの摩擦係数
https://jp.misumi-ec.com/pdf/fa/2014/p1_525.pdf
・ミスミ 乾燥摩擦係数の一覧
https://jp.misumi-ec.com/tech-info/categories/plastic_mold_design/pl07/c0874.html
0:00 すべり摩擦と転がり摩擦の概要
1:03 摩擦係数と摩擦抵抗
2:56 実設計での考え方
3:46 摩擦係数を小さくする方法
6:09 すべり摩擦係数 転がり摩擦係数
8:01 摩擦係数の測定実験
10:26 設計するときの判断基準
【書き起こし】機械設計技術 すべり摩擦と転がり摩擦、摩擦係数の考え方 静止摩擦力と動摩擦力
(00:10) 今日は中村ですいつもご視聴ありがとう ございますこのチャンネルでは inventor 3 d cad の 使い方や機械設計についてお話ししてい ます今日は滑り摩擦と転がり摩擦について お話ししていきます今日お話しする内容は 次の5つですね摩擦係数の考え方摩擦力を 減らす=機会損失を減らす 摩擦を減らすメリット 滑り摩擦の摩擦係数の実測低転がり摩擦の 摩擦係数の実測てということでヒョン番と 5番は実際に摩擦係数の測定をしていき たいとおもいます8こんばんは滑り摩擦を 測定して5番はリニアガイドを使って摩擦 係数がどれぐらい3滑り摩擦に比べて 小さいのかっていうのをね今日は実測して みていきたいとおもいます それでは摩擦抵抗と摩擦係数のお話をして いきたいとおもいますはい摩擦係数の式は このような式で表されます
(01:13) 右上の f =ミュー w という式です f は摩擦抵抗で単位はニュートンです ミュウは摩擦係数と呼ばれるものです w ワーク果汁 単位はニュートンですね左の図のように 荷物の荷重が w で滑り面の摩擦係数を 見ようとしますその時に右側からをして 動く力を f とすると f =ミュー w という式が成り立ちます例えば荷物のか中 だ分ルーを100ニュートン滑る面の摩擦 係数ミュウを0.4とした時に摩擦抵抗 f は0.4かける100で40ニュートンと いうことになりますですから40 ニュートンの力で横から押すとこの荷物は 動くとそういうことになりますんでこの 摩擦係数なんですけどもこの荷物と滑り面 の材質とか表面の状態によって変わる係数 ですね例えば鉄道しですと new が 0.5という値を示しますそれで横から力
(02:19) 絵筆をした時に最初動き出すまでは f の 力が腰大きく必要です皆さん感覚的に 分かると思うんですけども動くまで一番力 が必要で動き出すと少し軽い力でも動いて 動き続けることになりますこの動き出す までに必要なチカラ f の時の摩擦係数 を静摩擦係数と言います動き出してからの 摩擦係数をどうも摩擦係数と言います荷物 が動き出す直前が摩擦係数が一番大きく その後一定の動摩擦係数を示すようになり ます それではこの理屈を実際の機械の設計で 置き換えた場合にどのように考えたらいい かを解説していきたいとおもいます 荷物を移動させる場合に抵抗力摩擦抵抗 f をなるべく小さくした方が必要な動力が 少なくて済みますねということは荷物の重 さ w は同じわけですからビューを いかに小さくするかがポイントということ になりますこのみう摩擦係数をいかに
(03:25) 小さくするかこの術を知っておくことで 動力であるモーターとかジャッキーを 小さくできるということになります 言い換えると機械効率を上げることがで 切るわけですね ですから摩擦抵抗を減らす摩擦係数ミュウ の小さな機体要素を使う方がホストを やすくコンパクトな機械を設計できると いうことになります それでは具体的に摩擦係数ミュウを下げる 方法を見ていきたいとおもいます 例えばこのような五歳装置ですねベルト コンベアに荷物置い歳させる装置があった としてこの汁のテーブルと荷物の間の摩擦 係数これをいかに小さなものを使うかと いうのがポイントととなります このように荷物を滑らしていく過程で ここの摩擦係数が小さければ小さいほど このモーターの動力は小さくできるという ことになりますね具体的に言うとこの城の 板をてフロントかポリアセタールという ような樹脂にすると摩擦係数が非常に
(04:30) 小さいものになりますそうすることで出力 の小さなモーターを使うということができ ますそれともう一つの方法は滑り摩擦では なくて転がり摩擦にするということですね 今この滑らしている状態っていうのは滑り 摩擦の状態でこすっている状態なのでどう しても摩擦抵抗が大きくなってしまいます ですからここの荷物の下に転がりの機械 要素を入れることで摩擦抵抗非常に小さく することができます代表的なもので言うと ローラーですねベルトコンベアのローラー であるとかリニアガイドというものを使う と転がり摩擦になって非常に摩擦係数を 小さ各することができます はいそれでは具体的な例としてリニア ガイドをこの荷物の下に入れたとし ましょう そうすると摩擦抵抗がどれぐらい少なく なるかというと例えば荷物が鉄で摩擦面の 材質がテフロンだとすると摩擦係数ミュウ は
(05:32) 0.06を秘めしますそれをこの林や ガイドに変更すると摩擦係数は栄転レイ レイ後になりますですからは冊貞子が約 10分の1に減らすことができるいうこと になりますね実際はリニアガイドも多少の シールの抵抗とかがありますのでもう少し 大きな値を示すことになりますけども非常 に摩擦係数を飯作することができるという ことが言えますこれが滑り摩擦ところが リバサその大きな違いですね 転がり摩擦の方が摩擦抵抗大幅に減らす ことができる そういうメリットがあります それでは少し具体的な摩擦係数の例を見て いきたいとおもいます こちらがミスミの感想摩擦係数の表になり ます 一番上に何コート軟膏ですね穴同士の摩擦 係数は0点40と書いてます先ほどご紹介 した軟膏とフッ素樹脂 5コートフッ素樹脂はそれぞれ0.
(06:34) 04と 0.06を示しますねはいこのように一覧 を見てみても小さくても0.04フッ素 樹脂の0.0様が一番小さいということ ですねこれが滑り摩擦の摩擦抵抗の一番 小さな値喧嘩だということが言えると思い ます それではこちらはミスミのリニアガイドの 資料になります ここにリニアガイドの摩擦係数が載って ますのでそれを見ていきたいとおもいます はいこちらに摩擦抵抗力カッコ必要水力と 書いてますけども右側の表1に動摩擦係数 が乗ってます 右チュアリニアガイドで1000分の4 から6/1000ですね中華銃で1000 分の2から1000分の3ということで 滑りば冊に比べてはるかに小さい値だと いうことがおわかりいただけると思います ちなみに利用水力 f の計算は左側に 乗ってますけども先ほどの f =ミュー wと私がご紹介した4基と一緒ですね+ リニアガイドの場合はゴミが侵入しない
(07:39) ようにシールが付いてますのでそのシール 抵抗 f を足し算してくださいとそう いう式になってますねちなみにシール抵抗 はにニュートンから後ニュートンと書いて ますね約0.2キロから00.5キロと いうことなので200グラムから500g ぐらいのシール抵抗が発生するとそういう ことになりますね それでは実際に測定していきたいとおもい ます この黄色いのが4キロのダンベルですで バネばかりでちょっと引っ張ってみ ましょう このように動き出した瞬間を測定すると約 700g を示しました はいそれでは今回の実験の結果から摩擦 係数を計算していきたいとおもいます さっ抵抗の指揮は f =ミュー w です ね 今回の測定結果が w が4kg 40ニュートンで摩擦抵抗 f が 0.
(08:41) 7kg ですねなニュートンですこれ を式に当てはめますと new = frw ですから妙=7割る40で摩擦係数ミュウ は 0.17子だということがわかります それではこのミスミのリニアガイド これを使って摩擦係数を測定していきたい とおもいます それではこのバネばかりを使ってどれ ぐらいの力で動き出すかやってみたいと 思います はい動き出しました約15グラムぐらいで 動き出しました はいそれでは測定が終わりましたので lm ガイドの転がり摩擦係数を計算していき たいと思います式は先程と同じ f = ミュー w です今回の測定結果 重さは4kg 40 new とのまま ですね摩擦抵抗が0点で15キログラム だったので病院これを fw に当てはめ ますと
(09:44) 0.15終わる40で摩擦係数は 0.00375ということになります ミスミのカタログに載っていた a 10% レーヨンとほぼ同じ値が出ました はいということで紙の上で滑らした場合の 摩擦係数が0.175 lm ガイドを使った場合の摩擦係数が 0.0375ですから 0.175割る0.00375を計算し ますと 46.7にありますね約47分の1に摩擦 抵抗が減ったということになります 以上の実験を踏まえると転がり摩擦の方が 非常に摩擦抵抗が小さいというのがわかっ たわけですけどもではなんでも転がりの 機械要素に置き換えればいいのかというと そうではなくてですねメリットと デメリットがありますねまずこのように 滑り摩擦ですとポストあやはり安いですよ ねそれからちりやほこりに対して強いです
(10:50) ね そして掃除もしやすいとメンテナンスも 簡単だということが言えると思います一方 で転がり摩擦の方はコストは高めになって しまいますねちりやほこりに対して弱い ですねそれから掃除がしにくいそれから メンテも手間がかかるというデメリットが あると思いますねアクチュエーターの大き さそれからあとスペースの問題 コストの問題 そのあたりを総合的に判断してどちらの 機械要素を採用するかというのを決めた方 がいいと思います それでは今日の動画は以上となります皆様 の設計にお役立てください今日もご視聴 ありがとうございました また次の動画でお会いしましょう
・この動画は現役の機械設計エンジニアが作成しています
・講師は３Ｄ ＣＡＤ歴２６年、機械設計技術者１級を取得しています
・色覚弱者の方にも無理なく見ていただけるように、配色に配慮しております
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