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技術士二次試験【解答例】Ⅱ-1 機械部門 材料力学 接触部を有する回転体の設計(体系的な答案)

今回は新技術開発センターにて、セミナー時に添削頂いた問Ⅱ-1の回答案を開示します。

キーワードは「接触部を有する回転体」「材料力学」です。

ご自身の製品と技術を取り入れて、ご自身にて答案を作成下さい。

問Ⅱ-1 機械部門 材料力学

接触部を有する回転体を設計するにあたり、材料力学の観点から考慮すべき点を述べよ。設計の対象は、各自想定しなさい。

提出時にA判定を頂いた答案に対し、添削での指摘事項を盛り込んだ答案となります。

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添削内容の紹介(体系的な知識を書く)

問Ⅱ-1では、「体系的」な知識をアピールしましょう。

添削時に受けた修正ポイントは、「体系的」な論文の書き方でした。

まず、私が当初提出した答案はこちらです。(章立てのみ。詳細は省略。)

設計対象として、~~を想定する。

①軸径の決定 
②軸受の選定 
③軸受グリースのシール、油経路の設計

どこに問題が有るか、分かりますか?

設計のポイントを3点記載した点は良かったです。

しかし、思いついた設計ポイントをただ列挙しただけに思えてしまいます。

軸受ばかりに注目していて、他のポイントが気になってしまいます。

続いて、こちらが添削を受けた後の答案です。

1.接触部を有する回転体
設計対象として、~~を想定する。 

2.考慮すべき事項 
(1)接触部の考慮事項 
(2)回転体の考慮事項 
(3)複合した場合の考慮事項

添削後の答案は、「接触部」「回転体」「複合した場合」と全要素を網羅的に捉えています。

各章立ては、このように「体系的」に書き、漏れが無い事を上手くアピールする点がポイントです。

答案

1.接触部を有する回転体

対象はロープ式牽引機を想定する。高荷重を負荷するため、潤滑油を封入した軸受を使用する。巻上機の主要機能は、モータとブレーキである。システム全体を保持するため、ブレーキ押付力が強く、そのブレーキGAPが小さいことが特徴である。

2.考慮すべき事項

(1)接触部の考慮事項

まず、ライニングの接触面圧が、耐力を超えないようにする。その際ブレーキ急作動を想定し、衝撃力を安全率として確保する。更にライニングの接着せん断強度として、疲労強度、クリープ特性を確認する。その結果、圧縮、せん断方向に破壊が無いブレーキを得る。

(2)回転体の考慮事項

ロータの回転周波数が、固有振動数と一致しないよう設計する。更に、ロータ回転振動時のロータ変位量がブレーキGAPに対し、十分小さいことを確認する。その結果、ロータの異常振動や、ブレーキ引き摺りの発生しない、安全なロープ式牽引機を得る。

(3)複合した場合の考慮事項

接触部に設けた軸受グリスの給排出経路について、オイルシールやフェルトを使用し、回転体の制動面に油が至らぬよう配慮する。ブレーキ動トルク発生時のスティックスリップ振動エネルギーが、モータ磁石破損エネルギー未満であることを確認する。 以上

答案(原稿用紙)

ABOUT ME
takeyuu
倹約投資家サラリーマンパパ33歳。ずっとニコニコ円満家庭が目標。 機械/電気で技術士一次試験合格。 機械で技術士二次試験不合格するも、合格を目指し情報発信中。 (令和2年の結果 問Ⅰ:A、問Ⅱ:C、問Ⅲ:A)
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