クレーン・デリックの力学に関する知識のポイント

 クレーンデリック運転士(クレーンデリックうんてんし)は、日本において、労働安全衛生法に定められた国家資格(免許)の一つです。このページはりすさんが作成した試験問題アプリ、りすさんシリーズの紹介と試験に出題された項目をまとめたページです。
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目次
▶  クレーン及びデリックに関する知識

▶  関係法令
▶  原動機及び電気に関する知識
▶  力学に関する知識
▶ クレーンの本

この1冊で決める!!クレーン・デリック運転士テキスト&問題集 (SHINSEI LICENSE MANUAL)

力学に関する知識

物体の質量又は比重

 鋼1㎥の質量はおよそ7.8tで、鋳鉄1㎥の質量はおよそ7.2tである。

 アルミニウムの比重は、およそ2.7である。

 アルミニウムの丸棒が、その長さは同じで、直径が3倍になると、質量は9倍になる。

 アルミニウム1㎥の質量と水2.7㎥の質量はほぼ同じである。

 平地でも高い山においても、同一の物体の質量は変わらない。

 銅1㎥の質量と水8.9㎥の質量は、ほぼ同じである。

 鉛1㎥の質量は、コンクリート1㎥の質量の約5倍である。

 鉛1㎥の質量は11.4t、コンクリート1㎥の質量は2.3t

 物体の質量とその物体と同じ体積の4℃の純水の質量との比をその物体の比重という

 全体が均質な球体で、比重が1より大きい物体は水に沈む。

 物体の質量をW、その体積をVとすれば、物体の単位体積当たりの質量dは、d=W/Vで求められる。

 形状が立方体で材質が同じ物体では、各辺の長さが2倍になると質量は8倍になる。

荷重

 一箇所又は非常に狭い面積に作用する荷重を集中荷重という。

 クレーンのフックには、引張荷重と曲げ荷重がかかる。

 クレーンの巻上げドラムの軸には、曲げ荷重とねじり荷重がかかる

 クレーンのシーブを通る巻上げ用ワイヤロープには、引張荷重と曲げ荷重がかかる。

 天井クレーンのガーダには、主に、曲げ荷重がかかる。

 衝撃荷重は、極めて短時間に急激に加わる荷重である。 

 荷を巻下げしているときに急制動すると、玉掛け用ワイヤロープには衝撃荷重がかかる。

 静荷重は、荷をつり上げて静止した状態のように、力の大きさと向きが変わらない荷重である。 

 繰返し荷重には、片振り荷重と両振り荷重がある。

 繰返し荷重のうち、力の向きと大きさが時間とともに変わる荷重を両振り荷重という。

 片振り荷重は、力の向きは同じであるが、力の大きさが時間とともに変わる荷重である。

 せん断荷重は、材料を押し切るように働く荷重である。

 つり荷を急激につり上げると、ワイヤロープには衝撃荷重がかかる。

 玉掛け用ワイヤロープを掛けるフックには、引張荷重と曲げ荷重がかかる。  

 衝撃荷重は、極めて短時間に急激に力が加わる荷重である。

 丸棒の一端を固定したときに、他端を棒の軸を中心に回そうとする荷重はねじり荷重である。

 材料を押し縮めるように働く荷重を圧縮荷重という

物体の重心又は安定

 直方体の物体の置き方を変える場合、物体の底面積が小さくなるほど安定性は悪くなる。

 直方体の物体の置き方を変える場合、重心の位置が低くなるほど安定性は良くなる

 直方体の物体の重心を通る鉛直線が、底面の外側に出てしまったときは、物体は元に戻らないで転倒する。

 物体は、一般に、重心が低く、底面が広い方が安定性が良い。

 物体を一点づりすると、その重心は必ずつった点を通る鉛直線上にある。

 物体を構成する各部分には、それぞれ重力が作用しており、それらの合力の作用点を重心という。

 物体の重心の位置は、形状によっては必ずしも物体内にあるとは限らない

 同じ物体でも、その置き方によって床面からの重心の高さが変わることがある。 

 物体を少し傾けた場合に、重心を通る鉛直線が物体の底面より内側にあれば、物体は倒れない 

 静止している物体に手で力を加えて少し傾け、手を離したとき、その物体が元の位置に戻ろうとする場合、その物体は安定な状態という。

 安定な状態にある物体であっても、すわりが良い状態とすわりが悪い状態とがある。  

 物体の置き方を変えても、物体内での重心の位置は変わらない。

 物体を構成する各部分には、それぞれ重力が作用しており、それらの合力の作用点を重心という。

 物体の重心はただ一つである

物体の運動

 ある物体が他の物体に対してその位置を変えることを運動という。

 等速運動とは、速さが変わらず、どの時間をとっても同じ速さである運動をいう。

 物体が円運動をしているとき、物体には円の外に飛び出そうとする遠心力が働く。

 物体が円運動をしているとき、物体の速さを大きくすると、遠心力は大きくなる

 物体が円運動をしているとき、遠心力は、物体の質量が大きいほど、また、速く回っているほど大きくなる。

 物体が円運動を行っているとき、遠心力は、向心力に対して、力の大きさが等しく、方向が反対である。

 静止している物体を動かしたり、運動している物体の速さや運動の方向を変えるためには力が必要である。

 運動している物体の運動の方向を変えるのに要する力は、物体の質量が大きいほど大きくなる。

 外から力が作用しない限り、静止している物体は静止の状態を、また、運動している物体は同一の運動の状態を続けようとする性質を慣性という。

 運動している物体には、外部から力が作用しない限り、永久に同一の運動を続けようとする慣性が働く

 運動の向きと速さを示す量を速度といい、速度の変化の程度を示す量を加速度という。

 物体に加速度が生じるとき、次第に速度が増加する場合を正の加速度、減少する場合を負の加速度という。  

 物体の運動の速い遅いの程度を表す量を速さといい、単位時間に物体が移動した距離で表す。   

材料(軟鋼)の強さ、応力

 材料に力を加えて変形した場合、変形した量の元の量に対する割合をひずみという。

 せん断応力は、材料に作用するせん断荷重を材料の断面積で除して求められる。

 材料に荷重が作用し、伸びたり、縮んだりして形が変わることを変形という。

 荷重が作用する物体の内部に生じる応力の大きさは、単位面積当たりの力の大きさで表す。

 圧縮応力は、材料に作用する圧縮荷重を材料の断面積で除して求められる

 材料にかける引張荷重をある程度以上大きくすると、荷重を取り除いても元の形に戻らなくなる。

 材料の引張試験において、材料(試験片)が切断するまでかけられる最大の荷重を切断荷重という

 安全な静荷重より小さな荷重であっても、くり返し負荷すると、材料は疲労破壊することがある。

 材料に荷重をかけると荷重に応じて変形が生じるが、荷重がごく小さい間は荷重を取り除くと元の形に戻る。

 引張試験において、材料(試験片)にかけることができる最大の荷重を材料の原断面積で割った値を引張強さという。  

  材料に圧縮荷重が作用すると、材料の内部に圧縮応力が生じる。

  ドラムに巻き取られたワイヤロープに生じる曲げ応力は、ドラムの径が小さいほど大きくなる。

  ワイヤロープの切断荷重を安全係数で割った値が安全荷重である

 一般に、力が物体に作用する位置を変えると、力の大きさは同じでも、物体に与える効果が変わる。

 一点に作用する互いにある角度を持つ二つの力の合力は、力の平行四辺形の法則によって求められる。

 物体に作用する一つの力を、互いにある角度を持つ二つ以上の力に分けることを力の分解という。

 力の大きさをF、腕の長さをLとすれば、力のモーメントMは、M=F×Lで求められる。

 力の作用と反作用とは、同じ直線上で作用し、大きさが等しく、向きが反対である

 力の三要素とは、力の大きさ、力の向き、力の作用点をいう。

 物体の一点に二つ以上の力が働いているとき、その二つ以上の力をそれと同じ効果をもつ一つの力にまとめることができる。

 力の作用と反作用とは、同じ直線上で作用し、大きさが等しく、向きが反対である。

 力のモーメントの大きさは、力の大きさが同じであれば腕の長さに比例する。

 二つの力が一直線上に作用するとき、その合力の大きさは、力の向きが同じなら和で、力の向きが逆なら差で求められる

 物体の一点に二つ以上の力が働いているとき、その二つ以上の力をそれと同じ効果をもつ一つの力にまとめることができる。

 一つの点に大きさが等しく方向が反対の二つの力が働いているときは、この二つの力はつり合う。

 力の三要素とは、力の大きさ、力の向き、力の作用点をいう

物体に働く摩擦力

 他の物体に接触して静止している物体に、接触面に沿う方向の力が作用するとき、接触面に働く摩擦力を静止摩擦力という。

 静止摩擦力は、物体に徐々に力を加えて物体が接触面にそって動き出す瞬間に最大となる。

 静止摩擦係数をμ、物体の接触面に作用する垂直力をNとすれば、最大静止摩擦力Fは、F=μ×Nで求められる。

 最大静止摩擦力は、物体の質量や接触面の状態に関係がある。

 物体に働く運動摩擦力は、最大静止摩擦力より小さい。

 物体が転がって動くときに働く摩擦力を転がり摩擦力という。

 転がり摩擦力は、一般に滑り摩擦力に比べると小さい。

 摩擦力は、垂直力に比例するが、接触面積の大きさには関係しない

 物体が他の物体に接触しながら運動しているときに働く摩擦力を運動摩擦力という。

玉掛け用ワイヤロープのつり角度と張力

 2本の玉掛け用ワイヤロープで荷をつる場合、つり角度が小さくなるにしたがってワイヤロープを内側に引き寄せようとする力も小さくなる。

 2本の玉掛け用ワイヤロープで荷をつる場合、そのワイヤロープにかかる張力は、つり角度が大きくなるにしたがって大きくなる。

 2本以上の玉掛け用ワイヤロープで荷をつる場合、その掛け数、つり角度のときにつることができる最大の質量と、基本安全荷重(質量)との比をモード係数という。

 掛け数が2本づりの場合、つり角度が0°のときのモード係数は2.0である。

 2本の玉掛け用ワイヤロープで荷をつる場合、つり角度30°のときのワイヤロープの張力係数は、1.04である

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