機械工学

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【機械設計マスターへの道】熱と仕事とエネルギー［熱力学の基礎知識①］

  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 …

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

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 …

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【機械設計マスターへの道】運動量の法則［流体力学の基礎知識⑤］

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．ニュートンの法則 …

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【機械設計マスターへの道】管路における圧力損失［流体力学の基礎知識④］

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、液体であればポンプ、気体で …

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【機械設計マスターへの道】連続の式とベルヌーイの定理［流体力学の基礎知識③］

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．流れの状態 …

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【機械設計マスターへの道】圧力の必須前提知識まとめ［流体力学の基礎知識②］

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 …

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【機械設計マスターへの道】流体の性質［流体力学の基礎知識①］

  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 …

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【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 …

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【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。 １．主応 …

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【早わかりポンプ】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、あるいは駆動機出力などの制約 …

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【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 …

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【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 …

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【早わかりポンプ】実揚程、全揚程そしてシステムヘッド

今回は、当連載中で既に何度か登場している「実揚程」「全揚程」「システムヘッド」の説明です。 特に実揚程と全揚程の違いについて、詳しく解説したいと思います。 １．実揚程について ポンプが設置される系統において …

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【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 …

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【早わかりポンプ】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す。 本コラム …

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締め付けトルク、軸力、そして角度締め

  部品と部品をネジ部により締結する場合、又は部品をボルトにより他の部品に固定する場合には、トルクをかけ部品又はボルトを回転させて締め付けますが、この時、部品と部品とを分離しないように押さえている …

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【早わかりポンプ】キャビテーションとは？発生原理やNPSHなどの基礎知識をやさしく解説

１．ポンプは空気（ガス）が嫌い ポンプは、送風機や圧縮機などと同じ流体機械と呼ばれる機械です。 送風機や圧縮機は、空気などの気体を扱うことを前提として設計されていますが、ポンプは、水など液体（以下、代表して …

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【早わかりポンプ】ポンプの基本原理と分類

  ポンプは、低い場所から高い場所へ、低圧部から高圧部へ、あるいは遠方へ、水（淡水・海水）、化学液、石油（原油・精製油）など様々な液体を送り出すために使用される機械です。 上下水道、化学プラント、 …

技術者「べからず」集

組立分解忘れるべからず（設計者：初級）(技術者べからず集)

  組立分解忘れるべからず 機械部品を設計する時、組立て完成した状態でその部品が発揮すべき機能・性能のみを思い描いて図面を描いたのでは片手落ちとなります。 部品の組立と分解の工程を、その運搬プロセ …