トルクと馬力の計算

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。

No.2 ベストアンサー 回答者： noname#2748 回答日時： 2002/02/21 19:17

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。

この回答へのお礼

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。

お礼日時：2002/03/19 22:57

No.4 回答者： ikkyu3 回答日時： 2002/03/04 20:53

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。

この回答へのお礼

有り難う御座います。
返事が遅れ、申し訳ありません。

お礼日時：2002/03/19 22:59

No.3 回答者： assamtea 回答日時： 2002/02/21 23:02

> 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。

No.1 回答者： assamtea 回答日時： 2002/02/21 12:48

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。

この回答へのお礼

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。

お礼日時：2002/02/21 13:46