プーリー回転数・速度計算ツールとは?
このツールは、ベルトでつながれた原動(入力)プーリーが回るときに、従動(出力)プーリーがどれくらいの速さで回転するかを計算します。ベルト&プーリー機構は、ファン、コンプレッサー、コンベヤ、工作機械、エンジンなど、身のまわりのあらゆる機械に使われており、プーリーのサイズと回転数の関係を利用することで、速度とトルクを互いに置き換える(速さを犠牲にしてトルクを得る、またはその逆)ことができます。計算は2つの直径の比だけで決まるため、直径の単位はmm、インチ、ピッチ円直径など、両方が同じ単位であればどれを使っても構いません。
使い方
入力する値は3つです。原動プーリーの直径(D1)、原動プーリーの回転数(N1、RPM)、そして従動プーリーの直径(D2)を入力してください。すると、従動プーリーの回転数(N2、RPM)と減速比が表示されます。従動プーリーが原動プーリーより大きければ出力側はゆっくり回り、小さければ速く回ります。
計算式の解説
ベルトがすべらないという前提のもとでは、両方のプーリーの周速度(表面の速さ)は等しくなります。すなわち \(N_1 \times D_1 = N_2 \times D_2\) です。これを変形すると
$$N_2 = N_1 \times \dfrac{D_1}{D_2}$$となります。最も正確に求めるにはベルトが接触する位置(ピッチ円)で直径を測るのが理想ですが、外径で測っても十分近い値が得られます。
計算例
たとえば、直径100mmのモータープーリーが1500RPMで回転し、直径200mmのプーリーを駆動しているとします。この場合、
$$N_2 = 1500 \times \dfrac{100}{200} = 750\ \text{RPM}$$となります。出力は入力の半分の回転数で回り、減速比は \(200 / 100 = 2:1\) となります。つまり、出力側のトルクはおよそ2倍になるということです。
よくある質問
直径の単位は何を使えばよいですか? D1とD2が同じ単位であれば、何を使っても問題ありません。計算では2つの直径が「比」として現れるため、RPMの結果は正しく求められます。
ベルトの厚みは結果に影響しますか? 高い精度が必要な場合は、外径ではなくピッチ円直径(ベルトの実効的な接触線)を使ってください。ただし、その差はたいてい小さなものです。
トルクはどうなりますか? 損失を無視すれば、トルクは回転数に反比例して変化します。2:1の減速なら、出力トルクはおよそ2倍になります。