攪拌機軸の強度設計について

質問

前提としては固定回転数1800rpmの固定回転数で、減速比１／２０の減速機により９０ｒｐｍまで減速される攪拌機で考えます。
軸の強度設計をする際には、軸の設計トルクが必要です。
出力とトルクはP＝2πnTの関係にあるので、トルクはT＝Ｐ／（２πｎ）と算出されます。

１．ところが、減速機がついているので、トルクはこの結果から２０倍になるのではないかと思われます。この考えは間違いないでしょうか。

２．上記は定格出力、定格回転数でのトルクであり、例えば翼が固着した場合には回転数がゼロになってしまい、定格出力・定格回転数でのトルクで設計すると軸がねじれてしまいそうな気がします。
この場合、どのように設計すれば宜しいでしょうか。

以上よろしくお願いします。

回答No.2

lumiheart

A1 その通りです
A2　一般的にはトルクリミッタを付けます
　　コレには機械式と電子式の２種類ありますが
　　どっちを選ぶかは概ねコストパフォーマンスで決まります

http://www.mikipulley.co.jp/jp/product/category.php?id=rtt
http://www.tsubakimoto.jp/product/class3.html?code=440_2_2
http://www.tsubakimoto.jp/product/class2.html?code=440_1
http://www.fa.omron.co.jp/products/family/1850/

回答No.1

opechorse

1番は、考えているとおりです

2番目は、
そもそも、固着して速度(回転数)0だと
どんな材料も破断かモーター故障かどちらかのトラブルになるので
それは、無理でしょう
というか、
一般的な交流モーターは
負荷がどうあっても回転数がほぼ一定で電流値で調整されるので
トルク側を多少水増しと
材料の強度安全率を普通、20％で見てると思いますが
これで吸収されると思います

ちなみに、西日本の方ですか？
東日本ですと、周波数50ヘルツですから
回転数の基本が3000、1500、1000と考えるのですが
東日本だと3600、1800、1200らしいですね

(私は東日本の人です)

補足

回答有難うございます。ちなみに私は西日本です。
攪拌機は元々高回転数は必要ないので、モーターは4P(1800rpm)か6P(1200rpm)が殆どで、
ポンプであれば、2P(3600rpm)か4Pが一般的です。
ところで、回答者さんは「そもそも、固着して速度(回転数)0だとどんな材料も破断かモーター故障かどちらかのトラブルになる。」と表現されていますが、これでは全く現場では使用出来ない機器です。
実際に工場で運転していると、攪拌槽やポンプは先端がロックすることはしばしばです。
例．
1.インペラーとケーシングの間に異物が噛み込む。（ポンプ）
2.軸受が焼付く（攪拌機・ポンプ）
3.反応中に重合が進行してしまい、徐々に粘度が上昇して固着する。（攪拌機）
4.高温では粘度が低いが、低温では粘度が高い性質もので、運転温度が落ちてしまった。（攪拌機）

3.4.は運転ミスですが、1.2.でトラブルを起こしていては使い物になりません。
また、重要なところ（強度に不安がある）にはトルクリミッターカップリングを付けるのですが、小さなポンプにまでつける訳には行きません。

実際には上記のトラブルの時はサーマルトリップが効いて、ＮＦＢがちゃんと落ちてくれています。
しかし、自分の疑問は定格回転数で運転している場合は、定格電流でトリップしたら、軸へのトルクは何も問題ないのでしょうが、軸受焼付きの場合に回転数ゼロでは定格電流でトリップしたとしても、
回転数が低いので軸へのトルクは大きくなり過ぎるので、実際のトラブル時のＮＦＢが落ちるのと矛盾するのではないかと言う点です。
モーターの拘束電流等聞いたことがあるのですが、これが関係しているのか知りたかったです。