機械工学

機械工学

衝撃荷重と材料の強度を考える(衝撃応力の計算、シャルピー衝撃試験)

今回は、物体が落下して他の物体に衝突するときなどのように、極短時間に加わる「衝撃荷重」によって生じる衝撃応力と材料の強度について考えてみたいと思います。 １．ひずみエネルギー、最大弾性ひずみエネルギー 断面 …

機械工学

次元解析のやり方とΠ定理（ポンプの模型試験の例で解説）

当連載「機械設計マスターへの道」の前回のコラム「模型試験に必要な相似則と無次元数」において、ポンプの模型試験を行うときは、幾何学的相似性と運動学的相似性を満足することで力学的相似性をも満足することができる、 …

機械工学

模型試験に必要な相似則と無次元数を徹底解説！

大型の船舶、あるいは大型のポンプ、水車などの流体機械で、実機を用いて工場性能試験を行うことが現実的ではない場合、小型の模型を作って性能試験を行い、実機性能に換算して評価することが行われます。 今回のコラムで …

機械工学

「はり」の基礎知識を解説！SFDとBMD、たわみの計算方法などがわかる

機械を設計する際に、軸などの機械部品を建物の水平部材に使用する「はり」（梁）として考え、はりに加わる荷重とはりの支持条件に対して、はりに発生する応力や変形（たわみ）を計算することがあります。 本記事では、機 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】主応力とモールの応力円の求め方

当連載「機械設計マスターへの道」の第20回でで三次元応力と破壊学説について説明しました。 今回のコラムでは、その前に基本的に理解しておくべき平面応力の考え方とモールの応力円について、できるだけわかりやすく解 …

機械工学

自重による応力・ひずみと自重を考慮した平等強さの計算

当連載「機械設計マスターへの道」において、「荷重と応力、ひずみ」の関係について解説しました。 今回は、機械自体の重さ（自重）による応力とひずみについて解説したいと思います。   自重による応力とひ …

機械工学

完全特性と動力回収タービン《流体機械の省エネ技術》

液体や気体を扱う機械を「流体機械」といい、様々な産業で広く使われています。 流体機械は24時間連続運転されることも多く、その運転に必要な動力を低減することは省エネルギーとCO2削減のために重要なことです。 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】バルブの種類・特徴・使い方をスッキリ整理！流量特性などの前提知識もチェック

以前に当サイトで掲載されたコラムに「設計者が知っておくべきバルブの分類（方式・形状による区別）」という記事があります。この記事は、バルブのシート・シール構造や弁体の作動方向などを中心に、バルブを自分で設計す …

機械工学

【機械設計マスターへの道】送風機／圧縮機の必須基礎知識・厳選解説

流体機械は、ポンプなどの「水力機械」と、送風機・圧縮機などの「空気機械」に大別されます。 空気機械である送風機や圧縮機の作動原理は、基本的には水力機械であるポンプと同一です。 ターボ形と容積形があって、ター …

機械工学

【機械設計マスターへの道】冷凍機の種類と仕組み、性能の考え方

当連載コラムの「熱交換器の種類・分類と特徴、伝熱計算の基礎知識」の中で、エアコンにも熱交換器が活躍していることを書きました。 一般家庭、小規模の事務所・店舗などの、限られた空間（部屋）を、エアコンを用いて空 …

機械設計マスターへの道

熱交換器の仕組みがわかる！分類別に構造・特徴を解説

１．熱交換器とは？ 固体壁の両側に、高温流体と低温流体を通して熱量の交換を行う機器を「熱交換器」（Heat Exchanger）といいます。 熱交換器は、熱伝導と熱伝達という2種類の熱移動理論を用いて、高温 …

機械工学

【図解付き】流体継手とトルクコンバータの構造と作動原理

流体を作動媒体として一つの軸から他の軸へと機械動力を伝達するものを「流体伝動装置」といいます。 作動流体としては、潤滑能力が高い油（油圧作動油）が使われます。 流体伝動装置の要素となる流体機械にターボ形を用 …

機械工学

ベルヌーイの定理を応用した流量・流速の測定 [オリフィス流量計/ベンチュリ管/ピトー管]

以前の本連載コラムでは、流体力学の基礎知識として「連続の式とベルヌーイの定理」を解説しました。 今回は、ベルヌーイの定理を応用した流量と流速の測定について紹介します。 １．オリフィス流量計 オリフィス流量計 …

機械工学

金属材料のクリープ現象を解説！低温脆性の基本もわかる

今回は、高温域または低温域で使用される機械や機器を設計する際に、注意する必要のある材料特性についてお話しします。 １．クリープとは？ 金属材料にある応力σが作用するとき、材料の応力‐ひずみ特性に応じたひずみ …

３分でわかる技術のキホン

３分でわかる 水力発電用「水車」の分類・種類と仕組み

水・油などの液体や、空気などの気体を扱う機械を「流体機械」といいます。 流体機械には、外部から仕事を加えて、中を流れる流体にエネルギーを与えるものと、中を流れる流体のエネルギーを外部へ仕事として取り出すもの …

機械工学

ゼロから学ぶ機械力学！絶対に押さえておくべき物理の前提知識をやさしく解説

「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。以前に当連載では、機械力学が扱う現象の中の代表的なテーマの一つである「振動」の重要ポイントについて解説しま …

設計・開発

【保存版】機械設計者が知っておくべきSI単位の基礎知識｜換算方法・使い分けなど総まとめ！

これまで機械設計に関するコラムの中でも折りにつけ触れてきましたが、今回はあらためて「単位」についてまとめて確認したいと思います。 機械設計では、各種力学の知識をもとに、機械がその機能を発揮し、かつ安全に運転 …

設計・開発

設計者が知っておくべきバルブの分類 [方式,形状による区別]

いわゆる機械要素の一つとしてのバルブ（弁）に関する技術には、その用途により、様々な種類があります。 単純に開閉を行うものから、2000気圧を越える流体の流量を、1000μs(0.001秒)以下のレベルの短時 …

機械工学

振動の基礎知識を徹底解説！初心者も重要ポイントがわかる

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。本記事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「振動 …

機械工学

伝熱３形態の重要ポイントを厳選解説 (熱伝導/熱伝達/放射) [熱力学の基礎⑤]

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、「熱伝導」「熱伝達」「放射」という3つの基本的な分類 …

機械工学

カルノーサイクルと逆カルノーサイクルの仕組みと熱効率 [熱力学の基礎④]

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 …