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トルクと馬力の計算

  • 暇なときにでも
  • 質問No.222020
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お礼率 81% (45/55)

トルクと馬力についてわからないことがあるので、
質問させていただきます。
例えば、AとBという2つのエンジンがあって、
どちらも同じものを引っ張り上げるという実験をしています。
A、Bは互いに100馬力です。
ただ、Aは1000回転の低速型のエンジンで、
Bは10000回転の高速型のエンジンです。
ここで、トルクを比べた時Aの方がBより10倍強い事がわかります。
しかし、ここで同じ速度で引っ張り上げようとすると、
Bのエンジンの軸をAのエンジンの軸の1/10にしなければならないと
書いてありました。
この同じ速度で引っ張り上げようとする時、
なぜ軸を1/10にしなければいけないのでしょうか?
同じ馬力なら速度は同じような気がするのですが・・・。
どなたかわかるかたよろしくお願いします。
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質問者が選んだベストアンサー

  • 回答No.2

同じ重さの物を同じ馬力のエンジンで引き上げる時に、最高出力回転数に差がある場合は最終的に巻き上げる軸の周辺速度を同じにしなければなりません。Aのエンジンでちょうどよいトルクが掛かるような錘を使用した場合、巻き上げる軸の直径が同じであるとすとBのエンジンではトルクがまるで足りなくなってしまいます。そのためにギアなどを使用して回転速度が1/10(トルクは10倍)になるようにしなければならないと言うことでしょう。Aのエンジンの巻き取り軸の円周とBのエンジンの巻き取り軸の円周が10:1になるようにしても同じです。

要はそのエンジンの最大仕事量になるように設定することが必要なわけで、このように最大出力回転数の異なる場合は錘や速度が同じとすると、巻き上げ機構でその差を補ってやる必要があります。

軸のサイズを同じにしている時にはどちらかのエンジンでは発生馬力の一部しか使われない(すなわち最大出力を計測したことにはならない)状態になるか、どちらかのエンジンで、トルク不足にで巻き上げられない(この場合も計測できません)状態になるか、どちらのエンジンも最大出力には達しない状態になってしまうことになります。したがって、馬力が上がるとか下がると言う前に、正確に計測できていないと言うことです。

自動車のトランスミッションのようなものです。たとえばロ-ギアではどんなに高性能のエンジンでもエンジンのもつ最高出力に相当する速度まで、自動車を加速することはできません。そこで、エンジンのもつ出力を最大限に生かせるようにギアを組み合わせてエンジンの発生馬力を有効に使うようにしているのです。
お礼コメント
a-caster

お礼率 81% (45/55)

有り難う御座います。
返事が遅れました。申し訳ありません。
投稿日時 - 2002-03-19 22:57:24
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  • 回答No.1
レベル11

ベストアンサー率 57% (203/353)

こんにちは。 > 同じ馬力なら速度は同じような気がするのですが・・・。  ↑その通りです。だから軸(の円周)を1/10にする必要が あるのではないでしょうか。 馬力=トルク×角速度 なので、同じ馬力でトルクが10倍であれば 角速度は1/10の必要があります。 トルク-出力曲線は完全な比例関係ではないので、最大点で比べ ると、例えば Aは100馬力の時に0.1のトルク100 ...続きを読む
こんにちは。

> 同じ馬力なら速度は同じような気がするのですが・・・。

 ↑その通りです。だから軸(の円周)を1/10にする必要が
あるのではないでしょうか。

馬力=トルク×角速度 なので、同じ馬力でトルクが10倍であれば
角速度は1/10の必要があります。
トルク-出力曲線は完全な比例関係ではないので、最大点で比べ
ると、例えば
Aは100馬力の時に0.1のトルク1000回転
Bは100馬力の時に0.01のトルクで10000回転
です。だから同じ馬力のエンジンで同じ仕事量をさせるためにはBの
軸を(車ならギヤ比)1:10にする必要があります。
お礼コメント
a-caster

お礼率 81% (45/55)

回答ありがとうございます。
わかりました。勘違いしていました・・・。
ということは、A,Bともに軸の長さが
一緒ならば、馬力が変わるということですよね?
Bの方が馬力が上がるということ。
違っていたら、指摘お願いします。
投稿日時 - 2002-02-21 13:46:12


  • 回答No.3
レベル11

ベストアンサー率 57% (203/353)

> ということは、A,Bともに軸の長さが > 一緒ならば、馬力が変わるということですよね? > Bの方が馬力が上がるということ。 その通りです。軸の長さというか、正確には軸の円周の長さが 同じならば10倍回転の速いBの方が10倍の馬力が出ている と言うことになってしまいます。
> ということは、A,Bともに軸の長さが
> 一緒ならば、馬力が変わるということですよね?
> Bの方が馬力が上がるということ。

その通りです。軸の長さというか、正確には軸の円周の長さが
同じならば10倍回転の速いBの方が10倍の馬力が出ている
と言うことになってしまいます。
  • 回答No.4
レベル13

ベストアンサー率 43% (535/1229)

トルクX回転数=馬力です。 つまり馬力を変えないとしますと、トルクと回転数は、反比例の関係にあります。 また、トルクを一定としますと引っ張り上げる力と軸の太さの間には、これまた反比例の関係があります。 普通エンジンは、或る回転で回転している時に、大きなトルクの負荷をかけると回転が落ちてしまいます。 この質問の場合には、エンジンAとBとは、違う設計のエンジンで、Aは、1000回転で最大馬力が ...続きを読む
トルクX回転数=馬力です。
つまり馬力を変えないとしますと、トルクと回転数は、反比例の関係にあります。

また、トルクを一定としますと引っ張り上げる力と軸の太さの間には、これまた反比例の関係があります。

普通エンジンは、或る回転で回転している時に、大きなトルクの負荷をかけると回転が落ちてしまいます。
この質問の場合には、エンジンAとBとは、違う設計のエンジンで、Aは、1000回転で最大馬力が出るように作られ、Bは、10000回転で最大馬力が出るようになっているをわけで、両方のエンジンともに回転を変えないように使う必要があります。
エンジンの回転は変らなくても、トルクと回転の速さには、最初に書いたような反比例関係があり、また軸の太さと引き上げる力の間にも、反比例関係があるので、このようになります。

考えて見れば、同じ物を同じ速さで引き上げるわけですから、同じ仕事をさせるので同じ馬力が必要ですね。
そのまま100馬力が出るように、回転が10倍の方を10分の1の太さにするとちょうど良い軸の周速になりますね。あ、軸は、長さでなく回転軸の直径または周囲です。
これで巻き上げるのだと思います。

多分高速型エンジンにAと同じ軸を使うと馬力が出なくなり、もっと極端に遅くなるか、エンストすると思います。
お礼コメント
a-caster

お礼率 81% (45/55)

有り難う御座います。
返事が遅れ、申し訳ありません。
投稿日時 - 2002-03-19 22:59:23
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