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トルクの求め方と必要な力は？
- 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。
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＊ 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。
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
＞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
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。。。。
一般の自動車車輪の場合は転がり抵抗係数(ＲＲＣ)を定めて動力算定をします。提示の場合、この値をどのように選定するかが問題です。実際の状態で 計測してみるのが良いと思います。 接地面の抵抗力Ｆは車重をＷとすれば Ｆ＝(ＲＲＣ)×Ｗ です。車輪の回転 半径がＲならトルクＴは Ｔ＝ＦＲ で計算できます。以下、参考にしてくだ さい。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%BB%A2%E3%81%8C%E3%82%8A%E6%8A%B5%E6%8A%97 http://books.google.co.jp/books?id=Jql9pK8l0JwC&pg=PA12&lpg=PA12&dq=%E8%BB%A2%E3%81%8C%E3%82%8A%E6%8A%B5%E6%8A%97%E4%BF%82%E6%95%B0+%E8%B7%AF%E9%9D%A2&source=bl&ots=PF8AJA8VPD&sig=iTlOBvuRsJdd1c4SUyAX3Jw8D6M&hl=ja&sa=X&ei=Lv1YUaiuG5CHkQXvtYHACA&ved=0CEAQ6AEwAg#v=onepage&q=%E8%BB%A2%E3%81%8C%E3%82%8A%E6%8A%B5%E6%8A%97%E4%BF%82%E6%95%B0%20%E8%B7%AF%E9%9D%A2&f=false
補足
ご回答頂きありがとう御座いました。 参考ＵＲＬも拝見させて頂きました。 とりあえず、ある程度の仮説の数値にてＴ（トルク）を算出しようと思っております。 転がり抵抗係数だけ、実験ができず、凡その数値を模索中です。 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。 まずは参考にして考えてみます。 ありがとうございました。
補足
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。