滑車にかかる力（図付けました）建設業

質問

150kgの品物を滑車を使い、吊り上げ、吊り下げ方向を変えました。だいたい150度ぐらいの角度で使用した場合、滑車のフックにかかる力、それと天井フックにかかる力を教えて欲しいです。宜しくお願い致します。

回答No.6

bunjii

天井フックから斜めに壁の滑車に向けて力が掛かりますので図のようにホイストが垂直にならないでしょう。
尚、角度は水平3m対垂直4mのとき約143度になります。

提示の150度が正しいとすれば天井のフックには150度の向きに150kgの荷重が掛かります。
釣瓶の場合は引く力と荷物の荷重が天井のフックに掛かりますがホイストの動力で巻き上げるときはホイストの自重が天井のフックに常に掛かることになりますので引き上げるための力は荷物の重量の150kgです。
「滑車のフックにかかる力」は荷物の150kgとホイスト側の合成ベクトルを計算すれば良いでしょう。
提示の角度（150度）が正しいとすれば次のようになります。
壁面から下向き75度の方向に150×sin((180-150)÷2)×2=77.64571353
≒78kgの荷重が掛かると思います。（添付画像参照）
安全係数は動的荷重なので8倍以上になると思います。（未確認）

回答No.5

Postizos

すんません180度じゃなくて0度でした。

回答No.4

Postizos

２の返事を読みました。

これも作図してみればわかるのですが、滑車に掛かるホイストと荷物からの力の合力は120度を超えると150kgより大きくなって行きます。
質問にだけ答えるならともかくできるだけ正確に測る事と作図してみる事です。

180度で倍の300kgですからそれ以上になる事は無いですね。

滑車の耐荷重も大事ですが取り付けるポイントの強度も大事です。

回答No.3

Postizos

まあご存知とは思いますが念のため。
ホイストを始動する時は自動車が走り始めるときと同じように150kgより大きな力が掛かるので必ず安全率を見込みます。
150kgが掛かっているのは途中のワイヤーが一定速度で走っている間だけです。

150kgを最初から吊っている場合と、荷を地面に置いて玉掛けし、緩んだワイヤーを巻いてからガクーンとショックが加わる場合もまるで違うので気をつけてください。

https://www.taiyoseiki.co.jp/blog/2421/

回答No.2

Postizos

作図で求めるのが最も簡単です。
・滑車は「定滑車」ですからホイストにかかる力は向きが変っても変りません。
・ホイストはフックでぶら下がっているのでこれも力の方向に引っ張られるのでホイストの長さは滑車からホイストまでのロープの長さと合わせて考えます。
・ところが作図するとホイストから高さ4m横3mという滑車の位置と150度は合わない事になります。どちらかが間違っています。（150度で作図してみた結果は、滑車からフック支点までは5.1m）

150度は90度プラス60度で三角定規で描きやすいのでここでは150度を正しい物として作図してみました。自分でやる時はもっと正確に描いてください。

図の説明
・滑車は「定滑車」ですから力の方向が変っても力は変りません。
・力は矢印の線の長さで表せます。
・荷物とホイストに掛かる力はつり合っているので両方とも150kgですから同じ長さの矢印を描きます。
1．この矢印を2辺とした平行四辺形を描きます。
2．で矢印の出発点、つまり滑車の位置とその対角を結んだ矢印の長さが滑車を斜め下に引っ張る力です。
（滑車は反対方向に同じ力で引っ張っているので釣りあって動かない）
3．この矢印の長さを150kgを表す矢印の長さで割れば割合がわかりますから×150でkgが出せます。最初から矢印を物差しで測りやすい数字、10cmとかにして作図しておけば楽です。

なおホイストの吊り下げポイントにかかる力は変りませんが斜に引っ張られるようになるので横への力がかかるようになります。これも作図でわかりますのでヒントの線を描いてあります。

こういう場合大事な事は図を正確に描いてみる事で、そこから直感的にいろいろ見えてきます。

補足

滑車の選定で、150ｋｇの品物だから、シンプルに井戸の水をつるべ式に滑車を使用したなら300kg対応の滑車を買いますが、斜めに使うと300kgもかからないのかな？と思い始めて投稿させて頂きました。

回答No.1

mpascal

固定滑車だから、何も変わらない。ホイストに無理な力が掛かるだけ。