オーバーハング量とは?シャフト突出量が機械性能に与える影響をわかりやすく解説

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オーバーハング量(Overhang Length)とは、**軸受(ベアリング)の支持点から外側へ突き出しているシャフト長さ**のことです。

回転体の設計では非常に重要な指標で、振れ・曲げ応力・寿命・振動などに直接影響します。

この記事では、オーバーハング量の意味、計算、問題点、適正値の考え方をわかりやすく解説します。



オーバーハング量とは?

オーバーハング量とは、

軸受中心から先端(負荷がかかる位置)までの距離

を指します。

一般にはシャフトの「突き出し量」とも呼ばれ、シール部品、カップリング、プーリ、ギアなどが軸端に装着される場合に問題になりやすい項目です。

オーバーハング量が大きいと何が問題?

① 曲げ応力が増える

突出量が2倍 → 曲げモーメントは2倍以上になる。

軸がたわみやすくなり、破損リスクが高まる。

② ベアリング寿命が短くなる

荷重中心が支持点から離れるほど、ベアリング内の負荷が偏る。

③ 振れ(ランアウト)が増える

工具や回転体の精度に大きな影響。

④ 異常振動の原因になる

偏荷重・共振を誘発し、騒音が発生する。

⑤ カップリング・プーリの芯ズレが悪化

アライメント調整が難しくなる。



オーバーハング量の基本計算式

曲げモーメント M は以下の式で求められる:

M = F × L

  • F:負荷(N)
  • L:オーバーハング量(m)

突出量が長いと、同じ荷重でも曲げモーメントが大きくなるため、軸径設計の重要指標となる。

オーバーハングによるたわみ量の目安

シャフトのたわみは以下のように増加する:

  • たわみ量 δ ∝ L³(長さの3乗に比例)

突出量が少し増えただけでも、たわみは急増します。

オーバーハング量を最小化する方法

① 軸受を外側へ移動する

支持点を荷重中心に近づける。

② 突き出しを短くする

プーリ・カップリング位置を見直す。

③ 軸径を太くする

曲げ剛性を向上。

④ 軽量部品に変更する

回転体の質量を減らして負荷を低減。

⑤ アライメント精度を改善する

偏荷重が減り、たわみが発生しにくくなる。

オーバーハング量が関係する部品例

  • プーリ・スプロケット
  • カップリング
  • ファン・ブレード
  • ドリルチャック
  • グラインダー砥石

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まとめ

オーバーハング量は、シャフト突出量を示す重要な設計項目であり、回転体の安全性・寿命・精度に大きく影響します。

  • 短いほど振動・曲げ応力が低減する
  • Lが少し増えるだけでたわみは急増
  • 軸受寿命にも大きく関係
  • 設計段階での最適化が最重要

突出量管理は安全で高寿命な回転体設計の基本です。



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