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モータの選定について知りたい
- 直径８００ｍｍ長さ２５００ｍｍの円柱ドラム形状の物を横に寝かせて左右両端に円の中心に軸とピローをつけて三相誘電モータで回転させる機械を製作したが、モータが回ってくれない。ドラムには水と石が入っており、ドラムはステンレス８ｔで重さ５７０ｋｇ。モータは４ｐ７．５ｋｗで７．５のインバータもつけていて、減速比は１：３。空運転なら回転するが、物を入れるとブレーカがすぐに落ちる。電気屋さんは減速比を１：６にすれば回ると言っているが、本当だろうか？
- この工場では１０馬力以上のモータは使えないと言われている。自分でも計算してみたが、自信がない。求めるトルクはＴ＝１／２＊ＤＷで、Ｄはドラムの直径、Ｗは重力加速度によるドラムの重量。求めるパワーはＰ＝ＴＮ／９７４＊１／９．８で、Ｔは求めたトルク、Ｎは回転数。減速比を変えるだけで回るのだろうか？
- 横に寝かせた直径８００ｍｍ長さ２５００ｍｍの円柱ドラムに水と石が入っている状態で、三相誘電モータを使用して回転させる機械が作られたが、モータが回らない。機械には７．５ｋｗのモータと７．５のインバータが装備されており、減速比は１：３である。空運転では回転するが、物を入れるとブレーカがすぐに落ちる。電気屋さんは減速比を１：６にすると回ると言っているが、本当なのだろうか？
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やはり長尺ものの研磨ですか。 製品重量もあるので１/６では困難だと思いますよ。 また回転数が早いので全然研磨出来ません。 直径800mmなら回転数を28rpm前後に設定するといいです。 P=T×28/974×0.8＝7.5kW T=326kgmまで 内容物総重量326/0.4=815kgまで 風袋や余裕を見て製品500kgあたりを想定していたのではないでしょうか？ 19Φ×2000mmの棒鋼100本程度ですね。
ドラムの内面は、突起物が無く、摩擦係数が0.2程度と考え（前提）です。 そして、水220kg（比重；1）石180kg（比重；2.6仮定）にて、容積を出します。 すると、石は水より重く底に沈み、且つ、長さ2500mmで割ると、それ程の高さ となりません。因って、その重心は、半径の400mmとして便宜上計算します。 又、水は、流動性があるので、モータのトルク確認から外します。 さて、モータが7.5KWで、4Pで1800rpm、減速比が1/3であるなら、 モータのトルクは、 7.5KW ＝ 2π×（1800rpm÷3）×Ｔkg･m ÷（102×60）の計算式にて、 Ｔkg･m ≒ 12.1kg･mとなります。 そして、負荷の方は、ドラム内面の摩擦係数0.2とすると、 tan-1（0.2）で、約11.3°傾けますと、ドラム内面の石が滑り始め 負荷が最大になります。その負荷は、 半径400mm×tan11.3°×石の重量180kg ＝ 14387kg･mm ＝ 14.387kg･m となります。 以上の計算により、 モータのトルク12.1kg･m ＜ ドラム負荷最大トルク14.387kg･m となり、モータはドラムを少し傾けはしますけど、回転はさせれません。 又、減速比を1/3から1/6に変更すると、計算上は廻りますが、安全率（余裕率） が全く無く、廻らない可能性もあります。<微妙です> できれば、回転数は落ちますが、減速比を1/12に（1/9も可かな？） 減速比1/6でも可を確認する場合は、回転開始時点で回転を補助して、 ある程度回転が継続するなら、多分大丈夫と思います。 その他に、電圧と電流のＶ・Ａ値（Ｗ数）を今一度確認して下さい。 電圧と電流のＶ・Ａ値（Ｗ数）確認は、 ＊ 現状の動作パワーが簡易的に判るので、 一時、回転を補助した後の電流値を確認する ＊ 7.5KWに対しての安全率は、幾らあるか？ ブレーカーのアンペア数と電圧で、今一度確認を の意味があります。 http://www.iae.or.jp/energyinfo/energykaisetu/situmon0022.html のＶ・Ａ値とＷの関係資料を添付します。
内容物だけの加速で見ると、 T=石180kg×0.4m×sin35°≒42kgm P=42×1800/974 ≒78kW 減速比6でも13kWなので無理ですね。 しかも300rpmでは毎秒5回転ですよ？ こんな状態ではもし動いたとしても、石が内面にへばりつくだけで意味がありません。 研磨したいのなら45rpm以下にすべきでしょう。 １/40ならTmax=72kgm P=72×45/974＝3.3kW これならドラムのモーメントも軸受け抵抗も余裕ですね。 いったい目的は何なのですか？ ちなみに毎秒5回転というのは大型トラックが時速60km走行時のタイヤの回転数に相当します。本気でこんな装置を考えてるなら、設計も製造も技量不足で大事故の元ですよ？
お礼
レスありがとうございます。 なぜ計算もせずにこんな物を？と思われるでしょうが 長尺の製品を仕上げ為にトップダウンで機械を造って しまいその方は造ったと同時に辞められてしまい このようなことになってしまいました。
結論から言えばモータが小さすぎますね それくらいの負荷を駆動するには経験的に３０ｋｗ程度になると思います もちろん、減速比を大きく取れば５．５ｋｗでも回せますが ↓のサイトのダウンロードページにインバータ自動選定ソフトがあります それで選定してみてください http://wwwf2.mitsubishielectric.co.jp/melfansweb/inv/index.html http://www.e-mechatronics.com/ http://www.fujielectric.co.jp/fcs/jpn/new/frenic-mega/index.html 因みに ７．５ｋｗで回す方法は無くも無い １ 加減速時間を１００秒以上にします（上記ソフトでの結果はそのようになります） でも、周波数が低い時間が長くなり過ぎてビクともしない時間が長くなり トリップする恐れがある 最低周波数を２０Ｈｚとかにして工夫すればそれなりには可能になる ２ ワークを入れずカラで回してそれなりに加速が完了してから投入する コンクリートミキサー車みたいな構造にして回転軸付近から投入すれば可能 この方式なら加速時間は短くできる ３ 一番簡単な方法は投入するワークを半分以下にする（恐らく１／３以下） >減速比を変えるだけで回りますでしょうか？ そもそも誰がそんな計算したのでしょう？ 電源容量を無視して２２ｋｗ以上のモータ＋インバータに交換すれば可能でしょうが 回転軸やベアリング、及び機械フレームがそのトルクに耐えるかどうかです 多くの場合、フレーム剛性が足りずとっても怖い事になります ベアリングはそれなりに過負荷耐量は持っていても フレーム剛性に余裕が有る設計は少ない
お礼
レスありがとうございます。 計算はしていないようです。社内にあった適当なモータを つけたようです。（おそらく３ｋｗくらいのもの） 空運転で回るので良しとしたものと思います。 ７．５ｋｗは電気屋さんに製品をいれたら回らないので 相談して取り替えた次第です。
回りだしたら回るかもしれませんが、起動トルクが足りないのですね。 減速はチェーンとスプロケットですか？ それなら意外と安く試せるかも。
お礼
レスありがとうございます。 スプロケットなら良かったのでしょうが 残念ながらプーリです。 Φ８００の回りにチェーンを巻いて駆動させれば 回ったのじゃないかな？と思えてなりません。 もっとも製作日数がかなりかかるでしょうけど 製作した方はすでに辞めてしまわれており この機械を造ることを条件に辞められたようです。 はやく製作してしまいたかったのではないかと思います。 それでプーリなんだろうなーと思います。
ずいぶんデカイ物を回すのですね。 回らない、ブレーカーが落ちるというのであれば、モーターの過負荷 であることは間違いないと思います。 かろうじて回るのであれば減速比を1/3から1/6に変更すればまず回ると 思います。 しかし当然そのドラムの回転数は半分になります。 回転数を落としてよいのなら、それが一番手っ取り早いとおもいます。 回転を落とせないのであれば、より強力なモーターを使うしかありません。 上記は経験で言っている為、力学的な根拠はありません。 と言うのもドラムの中に水と石が入っているとなると、その石のサイズやドラムに対しての充填率、さらに回転数による抵抗の変化など、計算を行うのが 非常に困難です。また計算するにしても回転する、しないだけの判定であるならば正直時間の無駄であるようにおもいます。 設備の構造的にシャフトなどが取り付けられるのであれば、実物で必要なトルクを計測してしまい。それに対しモーターの選定を行ったらいかがでしょうか
お礼
レスありがとうございます。 回転は落としても良い。というよりもバレル研磨機ですので 中にいれた小石で製品を研磨しないといけませんので １８００もの回転だと石、水、製品が分離してしまって意味がないですよね。 おそらく５０回転とか１００回転あたりで良いと思います。
電気には情けないほど弱いのですが 電気屋さんと同じような発想で。 内容物がどれほどの抵抗になるのか？ ＞中に水と石をいれない空運転なら回転します。 インバータを外してラインスタートさせると中にものが あっても回転しますが５０Ａのブレーカがすぐに落ちます。 スターデルタ起動もしてもらいましたがダメでした。 中に水と石をいれない空運転なら回転します。 ＞この工場では１０馬力以上のモータは使えないと言われました。 上記から想像すると私なら、定馬力型の変速機を選定します。 日本電産シンポのトラクションドライブ ＲＸＭ 又は ＡＲＸ なら大丈夫かと思いますがメーカーに詳細を確認をして下さい。 ※インバーターもスターデルタもスタート時のトルクが低くなります。
お礼
レスありがとうございます。 非常に有益な情報感謝します。 さっそく日本電産シンポに連絡してみました。 結論から言いますと回ることは回りますが高速回転できない ようです。５回転くらいしか回らないと言われました。 これだ！と思ったのですが機械の仕様を満たさないようです。 なぜΦ８００も大きくしたのですか？と聞かれました。 もっともな質問ですが 知らない間に出来てしまっていたので どうしようもないです。 ありがとうございました。
お礼
詳しく計算までしていただきありがとうございます。 まさに計算していただいた通り少し回転して止まります。 機械のフレームがあるので減速比は１／９とか大きくとれないの ですが１／６でやってみようと思います。 実際やってみて結果をご報告しようと思ったのですが この機械に時間をさけなくなりましてお礼だけ先にさせて もらいました。