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ベルトの長さ・軸間距離・速比の計算(2 軸のオープンベルト)

2 つのプーリー(タイミングプーリーなどの歯付きプーリーを含む)のピッチ円直径と軸間距離からベルトのピッチ長さを、ベルトの長さから軸間距離を求めます。原動側の回転数を入れると、従動側の回転数と速比も出します。

入力

Cd₁d₂
求めたいもの

軸間距離からベルトの長さを求めるか、ベルトの長さから軸間距離を求めるかを選びます。

モーター側のプーリーのピッチ円直径(外径ではない)。例:50 mm

負荷側のプーリーのピッチ円直径。例:100 mm

2 つの軸の中心の間の距離。例:300 mm

ベルトのピッチ線の長さ。タイミングベルトでは呼びの長さ(ピッチ × 歯数)です。ほかのベルトは呼びの長さがピッチ線の長さと違うことがあるので、メーカーの資料で確かめてください。例:1,000 mm

入れると従動側の回転数を出します。例:1,500 r/min

結果

計算すると、ここに結果を図で示します。

入力すると、ここに結果が出ます。

参考

  • Design of Machine Elements(IIT Kharagpur) Module 13 Lesson 1「Introduction to Belt drives」・NPTEL(インド工科大学などの公開講義)・13.1.3 Nomenclature of Open Belt Drive(p.4:オープンベルトの長さ L0 = π(dL + dS)/2 + 2C + (dL − dS)²/(4C)、巻掛け角)・資料を開く
  • 伝動 タイミングベルトの選定方法3・ミスミ・技術データ。ベルトの長さと軸間距離の式・資料を開く

参考先は MechOwl が独自に選んだもので、参考先が推奨・保証するものではありません。

解説

ベルトの長さは、2 本のまっすぐな部分(およそ軸間距離の 2 倍)と、2 つのプーリーに巻き付いた部分の和です。プーリーの径が違うと、まっすぐな部分は斜めになって少し短くなり、大きい方のプーリーに巻き付く分が増えます。その正味の増え(近似)が (D − d)²/(4C) です。速比は、すべりがなければピッチ円直径の比で決まります。

使い方

求めたいものを選び、2 つのピッチ円直径と、軸間距離かベルトの長さを入れます。回転数を入れると従動側の回転数が出ます。

例題(手計算)

  1. 例題 1:長さ:d₁ 50 mm・d₂ 100 mm・軸間距離 300 mm・1,500 r/min

    Lp = 2 × 300 + π × 150 / 2 + 50² / (4 × 300) = 600 + 235.619 + 2.0833 = 837.703 mm。速比 100 / 50 = 2。n₂ = 1,500 × 50 / 100 = 750 r/min。

  2. 例題 2:軸間距離:d₁ 50 mm・d₂ 100 mm・ベルトの長さ 1,000 mm

    b = 2 × 1,000 − π × 150 = 1,528.761 mm。C = [1,528.761 + √(1,528.761² − 8 × 50²)] / 8 = 381.371 mm。戻して Lp = 2 × 381.371 + 235.619 + 2,500 / 1,525.48 = 1,000.000 mm。

  3. 例題 3:同じ径:d₁ = d₂ = 80 mm・軸間距離 200 mm

    径の差がないので補正の項は 0。Lp = 2 × 200 + π × 80 = 651.327 mm。速比 1。

  4. 例題 4:軸間距離 70 mm(プーリーが重なる:入力エラー)

    2 つの半径の和 25 + 50 = 75 mm より軸間距離が短いと、プーリーが重なり物として成り立たない。入力エラー(判定の語は出さない)。

  5. 例題 5:ベルトの長さ 500 mm・d₁ 50・d₂ 200 mm(短すぎて掛からない:入力エラー)

    b = 1,000 − π × 250 = 214.60。b² − 8 × 150² = −133,946 < 0 で、式を満たす軸間距離がない(ベルトが短すぎる)。入力エラー。

  6. 例題 6:ベルトの長さ 688.5 mm・d₁ 50・d₂ 200 mm(出典の式では掛かるが、幾何では掛からない:入力エラー)

    出典の式では C = 125.488 mm で半径の和 125 mm を超えるが、半径の和で接するときの幾何の長さは 2√(125² − 75²) + (π + 2β)·200/2 + (π − 2β)·50/2 = 689.224 mm(β = asin(150/250))で、688.5 mm は短すぎて掛からない。入力エラー。

  7. 例題 7:増速:d₁ 100 mm・d₂ 50 mm・軸間距離 300 mm・1,500 r/min

    長さは大きい方・小さい方の径で決まり、例題 1 と同じ 837.703 mm。速比 50 / 100 = 0.5、n₂ = 1,500 × 100 / 50 = 3,000 r/min。

よくある間違い

  • 外径を入れる:タイミングベルトのプーリーはピッチ円直径(歯数 × ピッチ ÷ π)で計算します。
  • 求めた軸間距離をそのまま使う:張りの調整・取付けの余裕を持たせます。

よくある質問

3 軸以上のときは。
このページは 2 軸のオープンベルト(交差しない掛け方)だけです。
ベルトの張力・伝動能力は。
このページでは見ていません。ベルトのメーカーの選定資料で確かめてください。

適用範囲

2 軸のオープンベルトのピッチ長さ・軸間距離(出典の近似式)と、すべりのない速比。

この計算で扱わないこと:

  • 3 軸以上・クロスベルト・アイドラーのある掛け方
  • ローラーチェーンとスプロケット(長さはリンク数で決まり、この式とは違う)
  • 小さい方のプーリーの巻き掛け角・かみ合い歯数
  • ベルトの張力・伝動能力・寿命

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