熱膨張の計算(寸法の温度補正)

図面の寸法も規格の値も 20℃のときの値です。夏の工場で削った直後のアルミと、鋼のノギス。測った値が図面とずれて見えるのは、温度のせいかもしれません。材料を選ぶと線膨張係数が入ります(材料ページと同じ値)。

計算

計算のしかた

長さの変化 ΔL = α × L × ΔT
温度 T での寸法 LT = L20 × (1 + α × (T − 20))
測定器とワークの材料が違うときの見かけの誤差 e ≒ L × (αw × (Tw − 20) − αs × (Ts − 20))
しめしろの減り(材料の違う穴と軸) Δδ = (α穴 × ΔT穴 − α軸 × ΔT軸) × d
焼ばめの温度差 ΔT = (δ + c) ÷ (α × d)  冷やしばめの軸の温度 T = 室温 − (δ + c) ÷ (α × d)

関連する計算

圧入(面圧・圧入力・焼ばめの温度)・はめあい・検査器具

出典

式と 20℃基準は軸受メーカー・測定器メーカーの資料と大学の教材、材料ごとの線膨張係数は材料メーカー・業界団体の資料です(材料ページに出典)。

  1. 日本精工(NSK)「転がり軸受 総合カタログ CAT.No.1103 Part A(A177 8.3.1 温度上昇と寸法変化・例題/A178 8.3.2 式 8.12)」
    https://www.nsk.com/content/dam/nsk/jp/ja/catalogs/pdf/bearings/1103_parta.pdf
  2. NTN「Ball and Roller Bearings CAT.No.2203/E(Table 13.7 Mechanical property values of bearing materials/7.3 fits の 20℃管理・材料差によるしめしろ変化の式)」
    https://ntnamericas.com/wp-content/uploads/2020/12/2203E_Web.pdf
  3. ミツトヨ「Quick Guide to Precision Measuring Instruments(Catalog No. E11003(7))」
    https://www.mitutoyo.com/webfoo/wp-content/uploads/E11003_7_Quick_Guide_DB.pdf
  4. ジェイテクト(Koyo)「Ball & Roller Bearings CAT.No.B2001E(Table 15-2 Shrink fit/外輪しめしろの式のヤング率)」
    https://koyo.jtekt.co.jp/support/catalog-download/uploads/catb2001e_a.pdf
  5. フェアフィールド大学(Fairfield University)「ME311 PressCylinder: Shrink Fits(W.H. Dornfeld、p.17 ΔR = Rα·ΔT)」
    https://www.faculty.fairfield.edu/wdornfeld/ME311/PressCylinderHam.pdf