技術資料 ドライブチェーン ローラチェーンの選定

10. チェーン式ピンギヤ駆動選定法 注：チェーン式ピンギヤとは

チェーン式ピンギヤ駆動選定法

1. 速度の考慮

本選定法は、相対チェーン速度が50m/min以下の場合に適用できます。

(50m/min以下のときの対応例)

  • 直線用途で検討されている場合：
    ロール駆動などの巻きかけ方式に変更
  • 巻き付け用途で検討されている場合：
    チェーン取付径を小さく変更
ピンギヤ速度係数 Kv
相対チェーン速度
m/min		 ピンギヤ
速度係数
15未満 1.0
15以上30未満 1.2
30以上50未満 1.4

2. スプロケットの考慮

13歯以上のチェーン式ピンギヤ用スプロケットをご使用ください。
18歯を推奨します。

3. チェーン式ピンギヤ駆動の例

チェーン式ピンギヤ駆動の例

チェーン選定に用いる計算式(こちら)、係数(こちら)、また慣性モーメントの求め方(こちら)もご参照ください。

チェーン式ピンギヤ駆動選定例

チェーン式ピンギヤ駆動選定例
SI単位

手順1 使用機械、モータ特性の確認

  • 機械切断機
  • モータ1.5kW 4P 1750r/min
  • モータの慣性モーメントＩIm = 0.00425kg・m2
  • 始動トルク Ts290%
  • 最大(停動)トルク Tmax305%
  • ブレーキトルク Tb180%
  • 減速機減速比 i181.9
  • 正逆転頻度max900回/h
  • スプロケットのピッチ円直径(PCD)～Φ220mm～
  • モータ軸換算負荷の慣性モーメントＩIℓ = 0.00072kg・m2
  • チェーンに遊びはない。

手順2 負荷から計算

ピンギヤ駆動スプロケットの回転速度 n = 1750 × 1 181.9
= 9.6 (r/min)

相対チェーン速度 V = 220 × π × 9.6 1000 = 6.6 (m/min)
......速度係数 Kv = 1.0

切断機のため多少の衝撃と仮定
......使用係数 Ks = 1.3

負荷の質量不明のため駆動側トルクより作用張力を求める。

モータの定格トルク
Tn = 9.55 × kW n1 = 9.55 × 1.5 1750 = 0.00819 (kN・m)

ピンギヤ駆動スプロケット軸トルク
T = Tn × i = 0.00819 × 181.9 = 1.49 (kN・m)

チェーン作用張力 F = 2T d 1000 = 2 × 1.49 220 1000 = 13.6 (kN)

補正チェーン張力 F'w = F × Ks × Kv = 13.6 × 1.3 × 1.0
= 17.7 (kN)....................(1)

手順3 加減速時間から計算

作用トルク Tm = Ts + Tb 2 × 100 × Tn = 290 + 305 2 × 100 × 0.00819
= 0.0244 (kN・m)

負荷不明のためモータの定格トルクTn = Tℓとし、
負荷トルクTℓ = 0.00819 (kN・m)

加速時間 ts = (Im + Iℓ) × n1 9550 × (Tm - Tℓ) = (0.00425 + 0.00072) × 1750 9550 × (0.0244 - 0.00819)
= 0.056 (s)

モータのブレーキトルク Tb = 0.00819 × 1.8 = 0.0147 (kN・m)

減速時間 tb = (Im + Iℓ) × n1 9550 × (Tb + Tℓ)
= (0.00425 + 0.00072) × 1750 9550 × (0.0147 + 0.00819) = 0.040 (s)

モータ軸換算負荷の慣性モーメント IIℓ = 0.00072 (kg・m2)

Fw = F= 13.6 (kN) [手順2で求めた値]

tb < tsのため減速時のチェーン張力を求めます。

モータ軸の角速度 ω = 2π × n1 = 2π × 1750 = 11000 (rad)

モータ軸の角減速度 ωb = ω 60 × tb = 11000 60 × 0.040
= 4580(rad/s2)

減速時のチェーン張力 Fb = Iℓ × ωb × i 1000 × d (2 × 1000) + Fw
= 0.00072 × 4580 × 181.9 1000 × 220 (2 × 1000) + 13.6
= 19.1 (kN)

減速時の補正チェーン張力 F'b = Fb × Kv = 19.1 × 1.0
= 19.1 (kN)..........................(2)

手順4 慣性比Rから計算

慣性比 R = Iℓ Im = 0.00072 0.00425 = 0.17

表4より衝撃係数 K = 0.23
(伝動装置に遊びがない。R < 0.2なのでR = 0.2とします)

始動時のチェーン張力 Fms = Ts × i d 2 × 1000 × 100 × Tn
= 290 × 181.9 220 2 × 1000 × 100 × 0.00819 = 39.3 (kN)

制動時のチェーン張力 Fmb = Tb × i d 2 × 1000 × 100 × Tn × 1.2
= 180 × 181.9 220 2 × 1000 × 100 × 0.00819 × 1.2 = 29.3 (kN)

Fms > Fmbより
補正チェーン張力 F'ms = Fms × K × Kv = 39.3 × 0.23 × 1.0
= 9.04 (kN).....................(3)

手順5 (1)(2)(3)を比較

(1)(2)(3)を比較し最大作用張力(2)の19.1kNを満足する最大許容張力を持つピンギヤ用アタッチメント付チェーンを選定します。

RS120アタッチメント付チェーンのピンギヤ使用時の最大許容張力
20.6kNで使用可能です。

ピンギヤ用スプロケットのピッチ円直径～Φ220～よりスプロケットは歯数18
(PCD = 222.49mm)を仮に選びます。

手順2、3、4を再計算します。

[手順2]

F = 2T d 1000 = 2 × 1.49 222.49 1000 = 13.4 (kN)

F'w = F × Ks × Kv = 13.4 × 1.3 × 1.0 = 17.4 (kN)

[手順3]

Fb = Iℓ × ωb × i 1000 × d (2 × 1000) + Fw
= 0.00072 × 4580 × 181.9 1000 × 220 (2 × 1000) + 13.4
= 18.8 (kN)

減速時の補正チェーン張力

F'b = Fb × Kv = 18.8 × 1.0 = 18.8 (kN)

[手順4]

Fms = Ts × i d 2 × 1000 × 100 × Tn
= 290 × 181.9 222.49 2 × 1000 × 100 × 0.00819
= 38.8 (kN)

補正チェーン張力

F'ms = Fms × K × Kv = 38.8 × 0.23 × 1.0 = 8.92 (kN)

いずれの補正チェーン張力も最大許容張力内であることから、ピンギヤ用アタッチメント付チェーンとピンギヤ用スプロケットが使用可能です。

[手順6] リンク数Lの計算

リンク数Lの計算
L= 180° tan-1 P D + 2S = 180° tan-1 38.1 2920
= 240.8 → 242リンク

242リンク基準長さ(38.1 × 242 = 9220.2mm)に相当する
D + 2S = 2935mm
{重力単位}

手順1 使用機械、モータ特性の確認

  • 機械切断機
  • モータ1.5kW 4P 1750r/min
  • モータのGD2GD2 = 0.017kgf・m2
  • 始動トルク Ts290%
  • 最大(停動)トルク Tmax305%
  • ブレーキトルク Tb180%
  • 減速機減速比 i181.9
  • 正逆転頻度max900回/h
  • スプロケットのピッチ円直径(PCD)～Φ220mm～
  • モータ軸換算負荷のGD2GD2ℓ = 0.00288kgf・m2
  • チェーンに遊びはない。

手順2 負荷から計算

ピンギヤ駆動スプロケットの回転速度 n = 1750 × 1 181.9
= 9.6 (r/min)

相対チェーン速度 V = 220 × π × 9.6 1000 = 6.6 (m/min)
......速度係数 Kv = 1.0

切断機のため多少の衝撃と仮定
......使用係数 Ks = 1.3

負荷の質量不明のため駆動側トルクより作用張力を求める。

モータの定格トルク
Tn = 974 × kW n1 = 974 × 1.5 1750 = 0.835 (kgf・m)

ピンギヤ駆動スプロケット軸トルク
T = Tn × i = 0.835 × 181.9 = 152 (kgf・m)

チェーン作用張力 F = 2T d 1000 = 2 × 152 220 1000 = 1380 (kgf)

補正チェーン張力 F'w = F × Ks × Kv = 1380 × 1.3 × 1.0
= 1790 (kgf)....................(1)

手順3 加減速時間から計算

作用トルク Tm = Ts + Tb 2 × 100 × Tn = 290 + 305 2 × 100 × 0.835
= 2.48 (kgf・m)

負荷不明のためモータの定格トルクTn = Tℓとし、
負荷トルクTℓ = 0.835kgf・m

加速時間 ts = (GD2m + GD2ℓ) × n1 375 × (Tm - tℓ) = (0.017 + 0.00288) × 1750 375 × (2.48 - 0.835)
= 0.056 (s)

モータのブレーキトルク Tb = 0.835 × 1.8 = 1.50 (kgf・m)

減速時間 tb = (GD2m + GD2ℓ) × n1 375 × (Tb + Tℓ)
= (0.017 + 0.00288) × 1750 375 × (1.5 + 0.835) = 0.040 (s)

モータ軸換算負荷 GD2 GD2ℓ = 0.00288 (kgf・m2)

Fw = F = 1380 (kgf) [手順2で求めた値]

tb < tsのため減速時のチェーン張力を求めます。

モータ軸の角速度 ω = 2π × n1 = 2π × 1750 = 11000 (rad)

モータ軸の角減速度 ωb = ω 60 × tb = 11000 60 × 0.040
= 4580(rad/s2)

減速時のチェーン張力 Fb = GD2ℓ / 4 × ωb × i d (2 × 1000) × G + Fw
= 0.00288 / 4 × 4580 × 181.9 220 (2 × 1000) × 9.80665 + 1380
= 1940 (kgf)

減速時の補正チェーン張力 F'b = Fb × Kv = 1940 × 1.0
= 1940 (kgf)..........................(2)

手順4 慣性比Rから計算

慣性比 R = GD2ℓ GD2m = 0.00288 0.017 = 0.17

表4より衝撃係数 K = 0.23
(伝動装置に遊びがない。R < 0.2なのでR = 0.2とします)

始動時のチェーン張力 Fms = Ts × i d 2 × 1000 × 100 × Tn
= 290 × 181.9 220 2 × 1000 × 100 × 0.835 = 400 (kgf)

制動時のチェーン張力 Fmb = Tb × i d 2 × 1000 × 100 × Tn × 1.2
= 180 × 181.9 220 2 × 1000 × 100 × 0.835 × 1.2 = 2980 (kgf)

Fms > Fmbより
補正チェーン張力 F'ms = Fms × K × Kv = 4000 × 0.23 × 1.0
= 920 (kgf).....................(3)

手順5 (1)(2)(3)を比較

(1)(2)(3)を比較し最大作用張力(2)の1940kgfを満足する最大許容張力を持つピンギヤ用アタッチメント付チェーンを選定します。

RS120アタッチメント付チェーンのピンギヤ使用時の最大許容張力
2100kgfで使用可能です。

ピンギヤ用スプロケットのピッチ円直径～Φ220～よりスプロケットは歯数18
(PCD = 222.49mm)を仮に選びます。

手順2、3、4を再計算します。

[手順2]

F = 2T d 1000 = 2 × 152 222.49 1000 = 1370 (kgf)

F'w = F × Ks × Kv = 1370 × 1.3 × 1.0 = 1780 (kgf)

[手順3]

Fb = GD2ℓ/4 × ωb × i d (2 × 1000) × G + Fw
= 0.00288/4 × 4580 × 181.9 222.49 (2 × 1000) × 9.80665 + 1380
= 1930 (kgf)

減速時の補正チェーン張力

F'b = Fb × Kv = 1930 × 1.0 = 1930 (kgf)

[手順4]

Fms = Ts × i d 2 × 1000 × 100 × Tn
= 290 × 181.9 222.49 2 × 1000 × 100 × 0.835
= 3960 (kgf)

補正チェーン張力

F'ms = Fms × K × Kv = 3960 × 0.23 × 1.0 = 911 (kgf)

いずれの補正チェーン張力も最大許容張力内であることから、ピンギヤ用アタッチメント付チェーンとピンギヤ用スプロケットが使用可能です。

[手順6] リンク数Lの計算

リンク数Lの計算
L= 180° tan-1 P D + 2S = 180° tan-1 38.1 2920
= 240.8 → 242リンク

242リンク基準長さ(38.1 × 242 = 9220.2mm)に相当する
D + 2S = 2935mm

選定結果

チェーン形番 RS120-2LK1+242L-JR
スプロケット形番 RS120-1□18TQ-G (□にはハブ形式が入ります)

チェーン選定に用いる計算式(こちら)、係数(こちら)、また慣性モーメントの求め方(こちら)もご参照ください。

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