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振動実験 – 1 共振周波数の計測(ハンマリング)

もし製作された試作機から意図しない振動がでてしまったら?

まずは「共振周波数を疑ってみる」のが解決への近道です。この共振周波数と加振源となるエンジンなどの起振力周波数(回転数)が一致したときに振動が増大します。共振周波数を把握して加振源の周波数(回転数)から離すように構造変更することで多くの振動問題は解決します。

共振周波数(固有振動数)はハンマリング試験によって計測します。ハンマリング試験とはインパルスハンマで構造物を加振して励起された振動を加速度ピックアップで計測する試験ですが、決して大きな力は加えず、ほんのわずかな力で加振します。

そして計測された時刻歴波形(加速度/力)をFFT分析することで周波数応答波形(下のグラフ)が求まります。周波数応答波形のピーク周波数(ゲインが増大する箇所)から共振周波数を把握します。

人とクルマのテクノロジー展2022

先週の金曜日にパシフィコ横浜で開催されました標記展示会に行ってきました。(会期:5月25~27日)

今年は電気自動車関連の展示に加え、素材の新技術に関する展示が比較的多かったように感じました。

中でも特に目を引いたのが、従来の自動車用構造材料を使いつつ、さらに軽量化するための加工技術です。Figure 1は住友重機械工業様のブースで撮影させていただいた自動車のボディサイドパネルで、プレス成型されたスチールチューブが組み込まれています。一見すると普通のパネルASSYのようですが、実はAピラーからルーフサイドレールまでの部材がスチールチューブになっています。

Figure 1. ボディサイドパネル / 住友重機械工業様ブースにて

従来構造がシートメタルをプレスしてスポット溶接するのに対し、Figure 2のようにスポット溶接が不要となるため、高剛性化することができ、結果的に板厚を下げて従来構造比10~20パーセント軽量化されるとのことです。

Figure 2. スチールチューブ成形品 (黒っぽい部分) / 住友重機械工業様ブースにて

個人的には車体の共振周波数を上昇させることにも役立つように思われたため、この技術が広く適用されるようになると、自動車の振動騒音性能や操縦安定性能がこれまで以上に高性能化されていくように感じました。

たとえばアイドル振動というNV性能(NV = Noise & Vibration)は、車体の曲げ・ねじりモードの共振周波数を上昇させてエンジンの起振力周波数から遠ざけるよう設計されますが、車体全体が曲がったりねじれたりするようなグローバルなモードの共振周波数というのは簡単には上昇せず苦労することが少なくありません。振動設計の現場からすれば、大がかりな構造変更や補剛部材を一切追加せずとも共振周波数を予め高周波側に置いておくことができるこの技術は、まるで夢のような設計アイテムですので、是非今後に期待したいと思います。

今回、スチールチューブ成形について詳細な解説をしてくださった住友重機械工業エンジニアの皆様には、この場をお借りして改めて御礼申し上げたいと思います。その節はありがとうございました。

ジャパントラックショー2022

5月12~14日にパシフィコ横浜で開催されたジャパントラックショー2022に行ってきました。

土曜日(14日)ということもあり、ビジネス関係者のみならず、ご家族ずれの方も多く来場されていて盛況でした。

今回は航空貨物を運ぶトレーラを見に行きました。

※画像はすべて平野ロジスティクス様のエリアに展示されていた車両および機材です。

後部にULDの絵が描かれています

航空貨物用ユニットロードデバイス (ULD)は飛行機の胴体形状に合わせて設計されていますが、トレーラ・コンテナにもぴたりと収まるサイズで、どこにも無駄なスペースが無い点に感動を覚えました。

ULDが積み込まれる様子

また、トレーラ・コンテナは2段積み(ダブルデッカー)となっていますが、2段目のフロア構造は部材配置の工夫や随所に開けられた重量軽減孔のピッチなど、今後の仕事の参考になる点が多々ありました。無駄な質量増加を極力避けようとする設計者の思いが伝わってくるようで、大いに勉強になりました。

フロア構造

この他、8リッターの直6ターボディーゼルエンジンやトラック用バランサなども展示されていて、楽しい時間を過ごすことができました。

新年度もよろしくお願い申し上げます

2022年も早いもので新年度がスタートしました。


電車やバスなどで真新しいスーツ姿の方を見るたびに、「はじまり」を感じる今日この頃ですが、社会人生活が長くなるにつれ、「はじまり」より、むしろ例年同様の新年度を迎えられることへのありがたさを感じるようになりました。


特に昨今のグローバル社会においては、その意識は益々大きくなってきているように思います。


新社会人の皆様、どうか健康第一でお過ごしください。