ラジアル フォースとは?

技術的には、ラジアル フォースは直線的に作用する力です。物理学では、軌道経路を移動する物体の中心線または軸に対して垂直に (直角に) 加えられる影響を記述するためによく使用されます。簡単に言えば、ある長さの弦の端で弧を描くように振られたボールは、この力を受けて、弦をぴんと張った状態に保ちます。ボールが弧を描いて回転し続けるために、予測可能な他のいくつかの力がさまざまな方向に働きますが、半径方向の力は、ボールが弦を持っている手から遠ざかる原因となります。

ラジアル力の正確な起源と性質は非常に複雑ですが、電動工具のビット、回転する自動車のタイヤ、ベアリングなど、多くの日常のプロセスで働いていることがわかります。機械加工では、この力は切削工具を切削面から押し出す影響として説明されます。半径方向の力の仕様を正確に計算することは、回転する部品を含むツールやその他のオブジェクトの設計における重要なステップです。

ラジアル フォースの役割

半径方向の力は、円軌道で移動するオブジェクトを維持するプロセスの重要な要素です。既知の質量 (ボールなど) が中心点から設定された距離 (半径) を一定の速度で円を描くように回転すると、半径方向の力が質量を中心から押し出します。この力により、質量は中心点から同じ距離で回転し続け、円または楕円の軌道パスが維持されます。この力の作用がなければ、進路は不安定で予測不能になります。

これは、物理的に中心に取り付けられているかどうかに関係なく、軌道上のすべてのオブジェクトに当てはまります。バケツの内側で回転するルースボールも、半径方向の力によってコンテナの内壁に押し付けられます。たとえば、ラジアル フォースは、ホイールが回転している間、ルーレット ボールをホイール スロットの端に押し付ける役割も果たします。

ラジアル フォースが重要な理由

半径方向の力の正確な計算は、軌道運動を特徴とするものすべての重要な設計上の考慮事項です。この変数の範囲を正確に確立することは、たとえば、機器の全体的な効率、安全性、耐用年数において重要な役割を果たします。また、デザイナーは、特定のアイテムの実際の制限がどうなるかを判断することもできます.

たとえば、ベアリングはさまざまなタイプの機器で広く使用されており、機械の固定部品と可動部品の間の運動の摩擦をサポート、ガイド、および低減しています。それらは、多くの場合、半径方向の力にさらされ、内部の材料応力が発生し、力と関連する応力が過剰になると、摩耗や最終的な故障につながる可能性があります。ベアリングは、定期的にかかる圧力に耐えられるだけの強度が必要です。このため、高いラジアル荷重を特徴とする機械的用途向けに特別に設計および評価されたタイプのベアリングがあります。

作業中のこの現象の別の例は、切削工具がワークピースの表面から材料を除去するときに受ける力です。力がツールに作用し、切断するピースからツールを押しのけます。切削装置に作用する力の量は、工具自体の機能と加工される材料の特性によって異なります。工具の設計が不適切で過度の半径方向の力がかかると、刃先を部品に押し込むことが非常に困難になり、標準以下の結果が得られたり、工具が押し出されてオペレータが怪我をする可能性さえあります.

ラジアル フォース バリエーション

この現象のバリエーションは、動作中に移動体の運動量が変化または進化するときに発生します。ラジアル フォース バリエーションとして知られるこの現象は、自動車のタイヤの例を使用して説明できます。タイヤは、ホイールの車軸に垂直な方向に半径方向の力を受けます。タイヤが完全に丸く、路面が完全に滑らかな場合、ホイールが回転している間も同じままです。しかし、そうではなく、タイヤにかかるラジアルフォースは回転するたびに変化します。これは、絶えず変化する環境条件の下で安全に動作できなければならないため、機器を設計する際に設計者に課題を提示します.