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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:ばねの縮む速度)

ばねの縮む速度

2023/10/17 20:25

このQ&Aのポイント
  • バネの縮む速度について計算式を教えてください。
  • 条件はバネを70mmから50mmに縮むまでの時間です。
  • バネの種類はミスミのSWY24.5x70で、バネ定数は3N/mm2です。受ける荷重は搬送質量が3Kg、押し力が12Kg、移動量が400mm、速度が300mm/sです。
※ 以下は、質問の原文です

ばねの縮む速度

2009/02/18 14:27

お世話になります。
タイトル通りですが、ばねが縮むまでの時間、計算式をご教授ください。
条件は下記でバネを70mm→50mmに縮むまでの時間です。
<バネ>
ミスミ:SWY24.5x70 バネ定数3N/mm2
<受ける荷重>
搬送質量:3Kg 押し力:12kg 移動量:400mm 速度:300mm/s

質問者が選んだベストアンサー

ベストアンサー
2009/02/18 16:46
回答No.1

運動方程式は
 m・dx2/d2t=F-kx 
ここに搬送質量:m,押し力:F,k:ばね定数 です。
これを初期条件を入れて解けば求められます。
解は 固有振動数f=1/2π √(k/m)
x=Asin2πft+Bcos2πft
の形で与えられます。
詳細は 下記講義資料を参照下さい。
第2回 1自由度不減衰振動系の自由振動

補足

2009/02/19 09:28

回答ありがとうございます。
勉強不足で恥ずかしながらお聞きしますが、Bcos2πftは、位相で良いでしょうか。
位相の求め方(Bの求め方)も教えてもらえないでしょうか。
東大講義は英語で読めませんが、振動で最初に習う式でした…。

質問者

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その他の回答 (4件中 1~4件目)

2009/02/24 14:51
回答No.4

今、手持ちの資料で関係しそうな用語として下記があります。
「等価粘性減衰係数」「振幅の倍率」、「変位の位相遅れ角」、
「力の伝達率」は、オリフィスを利用したショックアブソーバーで、
復帰力をバネで行なう仕様ではと考えます。

エネルギーの等価による計算は、回答(1)さんを参考に考察すると
良いですが、実際の関連数値から判断して、実用値を割り出すには、
小生の回答(2)の判断で充分と考えます。

計算値結果が実用値ではないので、大勢に影響ない数値誤差に充分
おさまり、計算ミスをしない簡易計算方法で可と判断してます。

お礼

2009/03/09 17:07

返事が遅くなりまして申し訳ありません。
結果的(実機)には 回答(2)の内容で満足できました。
しかしながら、再度、勉強します…。
有難うございました。

質問者
2009/02/20 09:15
回答No.3

ばねを保持する荷重は重力とばね反力により,周期的な運動をします。
モデルの運動方程式を解くと,回答(1)にて提示した式の形になります。
定数A,Bは ばね振動系の初期条件から求めます。
提示の内容ではばね振動系の形態が不明確ですが,ばねは緩衝用に搬送物の
下部に設置してあるのでしょうか?ばねに搬送質量以外は加わりませんか?
搬送の方向はばねの中心軸に垂直ですかそれとも水平ですか?
いずれにしろ振動のモデルを明確にすれば,1自由度の振動モデルに帰結で
きると思いますので,解き方は振動工学のどんな参考書にも載っています。
勉強してみてください。

2009/02/18 17:53
回答No.2

両方のエネルギー(仕事量)を比較しますと出ます。
先ず、バネは70mm → 50mmなら、0N → 60N(6.12kg)
次に、搬送物は移動量:400mmで、押し力:12kg
両者を比較すると、60N(6.12kg)< 押し力:12kg なので
搬送物の押し力:12kg が約2倍以上なので、そのまま速度:300mm/s
で進み、時間は0.066秒となります。これが縮む時間です。

お礼

2009/02/19 09:39

回答ありがとうございます。
>2倍以上なので
というのは、バネ力が作用しないということですね。
運動方程式が無関係になる境界線はありますでしょうか。
今、手持ちの資料で関係しそうな用語として下記があります。
「等価粘性減衰係数」「振幅の倍率」、「変位の位相遅れ角」、「力の伝達率」

質問者

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