トロンメルのモータ選定

Question

只今トロンメル（回転式篩）の設計を行っておるのですが、モータ選定で戸惑っております。
トルクの考え方は下記の内容であっていますでしょうか？

トロンメル仕様
ドラム直径＝Φ２７００ｍｍ
ドラム重量＝８０００ｋｇ
ドラム内にある原料重量＝≒２８００ｋｇ

上記を踏まえての検討で
Ｔ＝Ｆ（重量）×Ｒ（半径）
 Ｔ＝１０８００×１．３５ｍ
 Ｔ＝１４５８０ｋｇｆ／ｍ

以上の考え方です。
かなり大きなトルクになってしまい不安です。
どなたか計算についてのご教授や実際のトロンメルのモータ選定方法を
 ご教授いただけると助かります。
また形状は画像のようにΦ２７００ｍｍ×Ｌ６５００のドラムを４点のローラーで
受けている状態になります。

Accepted Answer

回答(1)再出です。
web上のQ&Aサイトの回答ですので、この回答を信じて大失敗しても何も保証できないことをお断りします。

1) ドラム及び原料全体の質量：10800 kg
　ローラー支持の動摩擦係数は、条件によって大きく変化するので、信頼できる数値をwebの情報で求めることは困難ですが、参考URLに記載されている“0.07”を見込んでおけば、たぶん大丈夫でしょう。
　静荷重を駆動するトルク：10800 kgf × 0.07 × 1.35 m＝1021 kgf・m ≒ 10000 N・m

2) 原料を持ち上げるために必要なトルク
　下図のように原料が回転するドラムの中で、約45度の斜面の角度で崩れることでマクロな形状を保つとすれば、原料の重心の位置は、回転中心から水平方向におよそ0.78 m程度の位置であって、
　原料を持ち上げるたトルク：2800 kgf × 0.78 m ＝ 2184 kgf・m ≒ 21400 N・m

両者合計して、3200 kgf・m  ≒ 31000 N・m 程度と見積もればよさそうに思います。
また、回転数が速い場合は、遠心力によって原料はよりドラムに張り付くような挙動をするので、崩れる傾斜角は上記仮定の45度より大きくなり、より大きな駆動トルクが必要となると考えられます。

上記数値は、あくまでも机上計算であり、仮定が沢山含まれています。また、回答者が致命的なミスをしているかもしれません。10 t以上の重量物を駆動するような大型装置を、Q&Aサイトの回答を頼りに予備試験なしで設計することは有りえないと思います。

Answer

素人回答ですので、信用できるか否かは、ご質問者さんにご判断頂きたいことを前置きとして・・・
0) まずは、ドラム自体の質量と、内部の原料とは分けて考えることが適切と思います。
1) ドラム自体の質量は、起動時に回転数がゼロから加速する期間を除き、主要なトルクの要因にならないと思います。ドラムを支持するローラ等の摩擦によるトルクだけを考慮すればいいと思いますので、現在仮定なさっている値よりも桁違いに小さな値と思います。
2) ドラム内にある原料は、ドラムの底付近から、ドラムの回転運動によってドラムの回転軸近くまで持ち上げられて、その後崩れて再び底付近に落下する運動を繰り返すことになると思います。原材料をドラムの底から回転軸付近まで持ち上げる輸送機械としてトルク計算することが合理的なように思います。
3) 大まかな見当をつけるのであれば、回答(1)さんがご提示のように、類似の機械の仕様を参照することは極めて有効と思います。
4) 篩と原料との相性やドラム回転数などの運用条件によって、2)項の輸送機械としてのトルクがどの程度必要かは、そのバラツキ範囲を含めて、実験的に求めることが安全と思います。

Answer

チョットぐぐるだけで↓程度は分かる

http://www.niihama.co.jp/trommel/
TR-2060  φ2,000×5,900
3相 2.2kw×2台 7rpm

http://www.kikosha.co.jp/toronmeru01.htm
ＲＳＴ-1500 Φ1500x2700L  1.5ｋＷ
回転数不明ながら　
RS-3なら10rpm　＜でもモータ容量不明

http://www.beltec.co.jp/tantai/toronmeru/toronmeru.htm
仕様（ＴＲ－２０型）
処理量       ＝約 ６０ ｍ3／Ｈ 
ドラム寸法 ＝φ２０００ ｘ ６７００Ｌ 
設置面積   ＝約 ３７００ Ｗ ｘ ９０００ Ｌ 
5.5kWx2台　＜回転数不明

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