伝動シャフトの受けるﾓｰﾒﾝﾄ

Question

2000N.ｍｍの負荷ﾄﾙｸを伝動軸を介して4000N.mmのﾄﾙｸをもつﾓｰﾀｰで巻き上げるとします。この時、伝動シャフトが受けるﾓｰﾒﾝﾄはどうなるでしょうか。普通に考えると、ﾓｰﾀｰのﾄﾙｸの4000N.ｍｍなんでしょうが、素人の妄想では、負荷が動き出す2000N.ｍｍ以上のﾄﾙｸがかかっても負荷が動くことで相殺され、結局、シャフトには2000N.mmまでしかかからないのかなーと思ったりします。

加速ﾄﾙｸは、考えず、定常ﾄﾙｸで、考えます。伝動シャフトの強度計算の際に、シャフトが受けるﾓｰﾒﾝﾄは負荷ﾄﾙｸなのか、ﾓｰﾀｰのﾄﾙｸなのか知りたいです。
極端な話、負荷ﾄﾙｸより10倍大きいトルクを持つモーターで巻き上げてもシャフトのうけるﾓｰﾒﾝﾄは負荷ﾄﾙｸのﾓｰﾒﾝﾄと考えていいのでしょうか

Accepted Answer

他の回答者さんの内容の通りです。
伝動シャフトが受ける回転モーメント（トルク）＝負荷トルク　です。
モータトルク4000N･mm、負荷トルク2000N･mm、その差2000N･mmと同じ数値になるので、例え
はモータトルク5000N･mm、負荷トルク3000N･mm、その差2000N･mmとした方が良いでしょう。
また、単位はN･mmで、Nやmmは大文字小文字には拘らないですが、･は×の意味で.は？？
となるので使用しない方が良いでしょう。

さて、加速トルクは考えず、定常トルクで考えますの実際の意味が？？です。
モータが停止から、定格又は規定回転数に達するまでは、回転は角加速度で加速します。
ですから、伝動シャフトや負荷部分の慣性力が伝動シャフトのモータに近い側に掛かり、
そのトルクも計算する必要があります。
大きな減速比で、ゆっくり巻き上げる場合は、負荷トルクの2～3割アップでも可ですが、
通常の場合は、負荷トルクの2～3倍のモータトルクがないと、スムーズな巻き上げは
できません。（レスポンスが悪い、巻き上げ機だな……となります）

正確には、加速時間を明確にし、慣性力（GD2）を計算し、モータの動力を決める
必要があります。

Answer

直結の場合
負荷トルクしかかからないけど

突入時（静止から動き出す瞬間）は慣性がかかるので
モーター出力が大きければ大きいほど
負荷トルク以上がかかる

シャフトにしちゃうから難しくなるだけ
片持ち梁にして

－－－－－－－－－
　｜　　　　　▲
　｜
　○

これを持ち上げるときにかかるトルクと一緒
（等速運動中は）

正確には止まるときにもかかるんだけどね
ピタって止まるサーボやステップ・ブレーキ付　意外は無視していい
惰性で回るから

Answer

（モータートルク）－（負荷トルク）＝ シャフトにかかるトルク
の考え方はＮＧです。基本は、負荷トルクがすべてシャフトに加わると
考えてください。（負荷トルクには、定常状態だけでなく、加速に必要
なトルクも含めて考える必要があります）

負荷を巻き上げる際の定常的なトルクは、記載なさったとおり2000N・ｍｍ
としても、起動時（速度がゼロから定常まで加速する間）はより大きな
トルクがシャフトに加わります。モーターも短時間であれば定格トルク
以上のトルクを発生できるので、シャフトにかかるトルクは4000N・mm
以上となる可能性はあります。
（4000N・mmがモーターの定格トルクと考えた場合のことです）

定常的に負荷を巻き上げることに必要なトルクと、負荷の巻き上げ速度を
ゼロから定格速度まで加速することに必要なトルクを分けて考えましょう。

伝動シャフトの受けるモーメントはどうなるか