機械工学

機械工学

【機械設計マスターへの道】振動の基礎知識・重要ポイントを厳選解説（機械力学）

機械工学4力学の一つである「機械力学」は、機械の動きと、機械に働く力の大きさや方向などについて調べたり解析したりする学問です。 本コラムでは機械力学が扱う現象の中で、代表的なテーマの一つであると考えられる「 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】熱力学の基礎知識⑤ 伝熱３形態の最重要ポイントを整理（熱伝導/熱伝達/放射）

今回は「熱移動」(Heat Transfer)、すなわち高温部から低温部へ熱が伝わっていく現象である「伝熱」の基本について解説します。 伝熱のしくみには、以下の3つの基本的な分類があります。   …

機械工学

【機械設計マスターへの道】熱力学の基礎知識④ カルノーサイクルと逆カルノーサイクル

今回の連載コラムは、熱機関や冷凍機などで行われる作動流体のサイクルについて解説します。   １．熱力学における「サイクル」 図1のように、作動流体がある経路を通って状態変化し、違う経路をたどって元 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】熱力学の基礎知識③ 気体の状態変化

熱力学の原理を利用する機械では、作動物質として気体を扱うものが数多くあります。 気体の状態変化について理解することは、熱力学を学ぶ上で非常に重要です。   １．理想気体 気体の状態変化を論ずる上で …

機械工学

【機械設計マスターへの道】熱力学の基礎知識② 第一法則と第二法則

今回のコラムでは、熱力学の法則について解説します。   １．熱力学の第1法則 機械的仕事は熱に変換されます。 エネルギーが変換されるとき、これによってエネルギーが消滅したり、新しく作られたりするこ …

機械工学

【機械設計マスターへの道】熱力学の基礎知識① 熱と仕事とエネルギー

  熱力学は、機械工学の4力学（材料力学、機械力学、流体力学、熱力学）の一つで、熱と機械的仕事の関係や各種エネルギー、気体の状態変化、あるいは熱の移動、などを調べたり解析したりする学問です。 エン …

機械工学

【機械設計マスターへの道】流体力学の基礎知識⑥ 物体まわりの流れとカルマン渦

物体が流れの中に置かれたり、物体が流体中を動いたりするとき、物体の後方に渦が生じ、物体に力が働きます。航空機、自動車、船舶など流体中を動く機械を設計するためには、流体中の物体まわりに起きる現象や物体まわりの …

機械工学

【機械設計マスターへの道】流体力学の基礎知識⑤ 運動量の法則

煩雑な数値計算によらずに比較的簡単に流れの現象を把握することができて、流体が管や板などの様々な形状の物体に及ぼす力を求めることができる「運動量の法則」とその適用例についてご紹介します。   １．ニ …

機械工学

【機械設計マスターへの道】流体力学の基礎知識④ 管路における圧力損失

  様々な流体を遠方へ移送するために配管が利用されます。配管内の流体の通り道を「管路」といいます。 管路内を流体が流れる際、流体の粘性による摩擦のために圧力損失が生じます。 このため、液体であれば …

機械工学

【機械設計マスターへの道】流体力学の基礎知識③ 連続の式とベルヌーイの定理

今回のコラムでは、三次元空間を自由に流れて、その状態が場所や時間とともに変化する複雑な流体の運動を簡素化することで、工学的な問題の解決に実用的に適用することができる手法について解説します。   １ …

機械工学

【機械設計マスターへの道】流体力学の基礎知識②「圧力」の必須前提知識まとめ

今回は、流体の挙動を調べたり利用したりする上で不可欠な物理量の一つである圧力について解説します。   １．圧力とは 圧力は、流体中の壁面あるいは仮想面の単位面積あたりに働く力の法線方向成分と定義さ …

機械工学

【機械設計マスターへの道】流体力学の基礎知識① 流体の性質

  水・油などの液体、あるいは空気などの気体、のことを「流体」といいます。 流体力学は、機械工学の4力学（材料力学、機械力学、流体力学、熱力学）の一つで、流体の性質や流れの状態を、調べたり解析した …

機械工学

【機械設計マスターへの道】長柱と座屈(bucking)

  座屈とオイラーの公式 主に圧縮荷重を受ける真直な棒を「柱」といいます。 柱が短い場合は、圧縮荷重に対して真直に縮み（圧縮ひずみの発生）、圧縮応力が材料の圧縮強さに達すると破壊（変形）が起きます …

機械工学

【機械設計マスターへの道】三次元応力と破壊学説

実際の機械や構造体では、作用する荷重と発生する応力が一方向という単純な場合は少なく、多くの場合は、荷重に応じて発生する垂直応力とせん断応力とが様々な方向へ作用する三次元応力の組合せ状態になります。 &nbs …

技術のキホン

３分でわかる技術の超キホン ポンプの直列運転・並列運転の注意点

  今回は、複数台ポンプを1つの系統で同時運転する場合の注意点について解説いたします。   １．直列運転とその注意点 要求の全揚程を達成しようとする時、ポンプ段数、回転速度と比速度Ns、 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】強度設計の基礎知識

機械や構造物が、破壊したり過度の変形を生じたりすることなく、安全にその機能を発揮することができるように設計することを「強度設計」といいます。 強度設計では、部材に作用する荷重条件と、使用する材料の特性を理解 …

機械加工

【機械設計マスターへの道】荷重、応力、ひずみ

機械には、さまざまな力が作用します。機械部材は力を受けて変形し、耐えられなくなると破壊します。 設計者は、変形量が所定の許容値内に収まり、破壊することがないように、機械に使用する部材の材料を選定し、形状と寸 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】そもそも「機械要素」って何？（定義と分類）

  この連載コラム「機械設計マスターへの道」では、ねじ、軸受、Ｏリングなど機械要素部品について何回か解説しました。 今回は、「そもそも機械要素とは何なのか？」ということについて、その定義と分類、考 …

技術のキホン

３分でわかる技術の超キホン 実揚程、全揚程そしてシステムヘッド

  今回は、ポンプに関する連載記事の第5回（ポンプの効率と省エネ化）の「ポンプ特性と運転点」に出てくる「実揚程」「全揚程」「システムヘッド」について、特に実揚程と全揚程の違いについて、もう少し詳し …

機械工学

【機械設計マスターへの道】そもそも「設計」とは

  産業革命以来、実に様々な種類の機械が発明・実用化されてきました。今や私たちが日常生活を営む上で欠かすことのできない存在である機械を設計することは、とても魅力的な仕事です。 しかし学校で機械工学 …

技術のキホン

３分でわかる技術の超キホン ポンプ回転体のバランスと振動

  渦巻きポンプに代表されるターボ形ポンプは回転機械であり、運転中に発生する異常振動で悩まされることがしばしばあります。 振動は、機械的要因で発生するものと流体的な要因で発生するものとに大別されま …