エレベータとポンプ

電動機を応用したもので主任技術者が覚えておく必要のある機械に、エレベータとポンプがあります。本項ではその2つについて説明します。

エレベータ
エレベータは電動機を使用した昇降機で下図のような機械です。

カゴと積載物(人や荷物)を電動機だけで持ち上げようとすると、カゴと積載物そして重力に反した力が必要です。
しかし、反対側に釣り合いおもりをつけることで、電動機の出力を抑えることができる作りになっています。

エレベータが最も効率が良く昇降するのは、(カゴと積載物)=釣り合いおもりの時で以下の式であらわせます。

Mg=Mc+αMl

Mg:釣り合いおもり
Mc:カゴ
Ml:積載物
積載量は変化するので、設計をする場合、式にあるαという係数(0.3〜0.5が多い)を使います。

さらにエレベータで重要なのは、昇降に必要な電動機の出力で以下の式で求めます。

電動機が稼働する場合、効率100%ということはないので機械効率で割っています。
試験では、速度の単位が秒速か分速を確認して必要な場合は式の単位を合わせて解くようにしましょう。

続いてポンプの説明です。
ポンプは、電動機の力で水を低い位置から高い位置へ汲み上げる下図のような機械です。

ポンプは、図のHの高さだけ水を持ち上げる仕事と同じ仕事をしています。それで水1m3の重さ1000kgをH(m)持ち上げるためのエネルギーが必要になります。下記の式は、その場合に必要なエネルギーWを求める式です。

W=9.8QH×103
9.8:重力加速度

この式をもとにポンプの吐水量を下記の式で求めることができます。

しかし、実際にはポンプの出力の100%が揚水のエネルギーとはならないので、ポンプの効率を考慮に入れています。電動機の効率も含めて考慮する必要がある場合は、はポンプ効率×電動機効率で求めて使用します。
Hは実際に水を揚げた高さではなく、損失水頭を加えた全揚程です。
設問で条件付けされている場合は、設計や工作の際に生じる誤差を考慮して電動機の出力にゆとりを持たせるための余裕係数(1.1〜1.2)を使用します。

本項では電動機を使用した機械の代表的な2つを取り上げました。
この二つは是非押さえておきましょう。

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