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トルクの求め方と必要な力は?
2023/10/19 06:16
- どの程度のトルク(力Kgf)が必要か?、求め方を教えてください。
- 装置へ組み込む機構として、φ20*L250ぐらいのローラーで、液体の入ったビニール袋の上を転がして左右動させたいのですが、その際、どの程度のトルク(力Kgf)が必要か?、求め方を教えてください。
- 動作的に例えるなら、道路整備で使われている、「ロードローラー」の様なイメージで、その際、何馬力のロードローラーが必要か?になります。
どの程度のトルク(力Kgf)が必要か?、求め方を…
2013/04/01 11:02
どの程度のトルク(力Kgf)が必要か?、求め方を教えてください。
トルクを求めたいのですが。。。
漠然とした説明しかできないのですが、
装置へ組み込む機構として、
φ20*L250ぐらいのローラーで、
液体の入ったビニール袋の上を転がして左右動させたいのですが、
その際、どの程度のトルク(力Kgf)が必要か?、求め方を教えてください。
それとも、参考になりそうなサイトを宜しくお願い致します。
動作的に例えるなら、
道路整備で使われている、「ロードローラー」
の様なイメージで、その際、何馬力のロードローラーが必要か?になります。
以上、宜しくお願い致します。
回答 (6件中 1~5件目)
* 直線運動は、
mks単位なら、(上述では、skmと誤記しておりました)
力F[kgf]×速度v[m/sec]÷102=動力P[KW] となりますが、
これは、
力F[N]×速度v[m/sec]÷1000=動力P[KW] のことです。
1kgf=9.8Nなので、
力F[kgf]×速度v[m/sec]÷(1000÷9.8)=動力P[KW] の計算から、
力F[kgf]×速度v[m/sec]÷102=動力P[KW] となります。
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skm単位系では、
* 直線運動は、
力F[kgf]×速度v[m/sec]÷102=動力P[KW] となります
力F×速度vの単位[kgf・m/sec]を動力P[KW]に、単位換算する定数が102
[m/sec]÷102 = [KW]、[m/sec]÷102 → [KW]と単位が換算されています
* 回転運動は、
2×π×回転数N[rpm]×トルクT[kgf・m]÷(102×60)=P[KW]となります
トルクT[kgf・m]は、半径r[m]×力F[kgf]に分解できます
2×π×半径r[m]は円周長さ
円周長さ(2×π×r)に 回転数N[rpm]を掛けると、1分間に円周長さをN周すること
それは、一分間の速度になります
それを60分又はmin/秒又はsecで割る(÷)と、秒速になる《÷(102×60)の60がそれ》
トルクT[kgf・m]の片割れである力F[kgf]ともう一つの片割れである半径r[m]に
2×π×回転数N[rpm]÷60で、直線運動動力P[KW]と同じになる
力F[kgf]×速度v[m/sec]÷102 = 動力P[KW]となります
エネルギー保存の法則だから、式の展開をすれば同じになるのは当然
÷(102×60)も定数で、
[m/min]÷(102×60) = [KW]、[m/min]÷(102×60) → [KW]と単位換算
力の単位がN(ニュートン)なら、定数102も変化します。
後は、ローラーのスリップ等の搬送ノウハウ計算処理が必要です。
回答(3)さんの経験がある方の回答は、素人さんには難解でしょう。
小生は、回答(2)さんのように、先ず“液体の入ったビニール袋を転がして左右動させたい
のですが”内容から、動力を求めた方が簡単と思います。
それは、液体の入ったビニール袋の重さ[kgf]×搬送スピード[m/sec]÷定数;102にて、動力[KW]が求まります。
物理の仕事量計算から、単位換算しても求まります。
後は、加速性能で、正確には慣性(GD2)を求めて、加速時間を想定内に収めますが、
前述の動力の求め方の2~3倍程度で、そこそこの加速性能は得られます。
(シリンダで昇降する力を算出する場合も、2~3倍程度を使用するのと同じです)
後は、回転の動力計算の
2×π×回転数N[rpm]×トルクT[kgf・m]÷(102×60)=P[KW]に展開し、
所要トルクを求めます。
>φ20*L250ぐらいのローラーで
φ20mmですよね
φ20cmxL250cmとかじゃあないですよね
>その際、どの程度のトルク(力Kgf)が必要か?、求め方を教えてください。
そのローラに掛け得る最大トルクのモータを用意すればそれで解決では?
どーせせいぜい0.2kW~0.4kW程度と思う
22kWモータならモータシャフトの方がローラ径より太い
22kWとかではおいそれと実験できない <金額もデカイし危険度も大きい
0.2kW程度なら失敗しても危険度も金額も小さい
その程度で実験しては?
>それは、液体の入ったビニール袋の重さ[kgf]×搬送スピード[m/sec]÷定数;102にて、動力[KW]が求まります。
ちょっと無理じゃあないかな?
この式には走行抵抗を考慮してないですね
レール上を走行する鉄車輪のトロッコとかなら走行抵抗をほぼ無視できる
具体的には↓の
http://nippon.zaidan.info/seikabutsu/2005/00130/contents/0027.htm
6・5・1 補機用電動機
(4)電動起重機(門形デッキクレーン)
(c)走行用
この式にある走行抵抗
レール上の走行抵抗だから
「C3:走行抵抗=1ton当りのけん引力〔kg/t〕(通常23~33kg)」
概ね範囲を限定できる
>道路整備で使われている、「ロードローラー」
本件の場合、オフロード走行する4WD車とかに相当すると思う
砂利道、砂漠、ぬかるみ 走行抵抗の範囲は広いし
同様な例に粉砕機とか混練機、攪拌機等
単純には計算できない場合は多い
なので、計算するより実験
モーターローラ
http://www.kyowa-mfg.co.jp/02_product/product01.html
このメーカで最大のは60W
>まさに、今、実験中ですが、計算値を基にしたく。。。。
どのような装置で実験してるのでしょう?
また、何を計測してるのでしょう?
>ちなみに、車重Wも、ローラー自体が、装置に組み込まれていて、
>重さをなしてなく、仮説の数値も難しいみたいです。
↓のようなローラープレスやニップローラの類と憶測可能
http://www.komatsubara-iw.jp/niproll/dekirukoto.html
http://www.cosmo9.co.jp/work_machine_02.php
ワーク重量やローラ自体の自重はあまり関係ない
(回転速度が遅ければローラーイナーシャは無視できる)
ここで問題となるのはオフロード車の走行抵抗に相当するのは何か?
それはローラー圧力(概ねローラーを通過するワークの粘度(硬さ)に拠る)
ただ単にワークを搬送するだけでなく成形、圧延や破砕する
つまりワークを変形させるトルク <実測する以外の手段はない
トルク計
http://www.onosokki.co.jp/HP-WK/products/category/h_torque.htm
http://www.minebea-mcd.com/product/xducr/
圧力計測
http://www.powertechno.co.jp/p_06_01.html
https://fujifilm.jp/business/material/prescale/promotion/
ちなみにトルクは間接的にはモータ駆動電流から計算可能ではあるが
モーター単体の無負荷電流と所謂メカロス(ローラーのベアリング摩擦その他)
それらが大きく純粋の負荷トルク算出は困難な場合が多い
補足
2013/04/05 15:39
>本件の場合、オフロード走行する4WD車とかに相当すると思う
皆様ありがとうございます。
そうですね。
オフロード車で考えてるのですが、
参考的には、
http://www.cs.kyoto-u.ac.jp/wp-content/uploads/2011/06/b156e4b06f3f141e473f40af4b8fb63f.pdf#search='%E9%80%9F%E5%BA%A6+%E6%91%A9%E6%93%A6%E4%BF%82%E6%95%B0+%E5%8F%8D%E5%8A%9B+%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E7%A9%8D++%E8%B2%A0%E8%8D%B7'
↑これなんですが、、、難しいです。><;
すみません。
>φ20*L250ぐらいのローラーで
>>φ20mmですよね
>>φ20cmxL250cmとかじゃあないですよね
はい、20mm 250mm で御座います。
ありがとうございます。
最終的には人力(手動)でのトルクを求める(何kgf)つもりで、
物は、水袋といった感じです。
素人回答ですが、ご呈示頂いている情報は、所要のトルク又はパワーの
値を見積もるには少なすぎるように思います。
>φ20*L250ぐらいのローラーで、
>液体の入ったビニール袋の上を転がして左右動させたいのですが、
ビニール袋とローラーのどちら側を動かしたいのでしょうか?
動く側の質量はどれほどでしょうか?
どの位の速度で動かしたいのでしょうか?
ビニール袋の厚さは、押しつぶさない状態、ローラーで押しつぶした状態
それぞれで、どの程度でしょうか?
ビニール袋の中身は、水のようにさらさらしたものでしょうか、或いは、
グリースのように形を保つような性質でしょうか?
回答(1)さんご指摘のように、実験的に所要動力を求めるのが適切と思いま
すが、それが難しい状況であれば、上記のような数値を使って、部分的な
実験データを使って推定していくことがよさそうに思います。
補足
2013/04/05 15:49
ありがとうございます。
まさに、今、実験中ですが、計算値を基にしたく。。。。
補足
2013/04/05 15:42
ありがとう御座います。
所要トルク計算してみます。
回転数は、凡そ96rpmにしてみます。
今は、
http://www.cs.kyoto-u.ac.jp/wp-content/uploads/2011/06/b156e4b06f3f141e473f40af4b8fb63f.pdf#search='%E9%80%9F%E5%BA%A6+%E6%91%A9%E6%93%A6%E4%BF%82%E6%95%B0+%E5%8F%8D%E5%8A%9B+%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E7%A9%8D++%E8%B2%A0%E8%8D%B7'
↑これも参考にしております。
>袋の重さ[kgf]×搬送スピード[m/sec]÷定数;102にて、動力[KW]
この式の、”定数;102”の「定数;」とは、どの様な内容でしたでしょうか?
すみません。お時間あるときでも教えてください。