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第 7章動力伝達装置の設計

関連条項〔基準 9、運用 9-4〕

7.1 動力伝達装置の機能と配置例

主原動機の動力を主ポンプへ伝達する動力伝達装置には、動力伝達機能の軸継手の他に、減速機

能あるいは軸方向変換機能を持つ減速機、クラッチ機能（伝達・遮断機能等）を持つクラッチ又は

流体継手がある。表-7.1 に、動力伝達装置の配置例を示す。

表-7.1(1) 動力伝達装置の配置（例）

主ポンプ形式

減速機クラッチ

など軸継手

配置一次側二次側

横

軸

ポ

ン

プ

平行軸歯車減速機

又は

横軸遊星歯車減速機

遠心クラッチ

たわみ軸継手

たわみ軸継手

主原動機：電動機、ディーゼル機関、ガスタービン

－－

たわみ軸継手

主原動機：電動機

立

軸

ポ

ン

プ

直交軸傘歯車減速機

遠心クラッチ

自在軸継手又はたわみ軸継手

自在軸継手

主原動機：ディーゼル機関、ガスタービン

直交軸傘歯車減速機

油圧クラッチ又は流体継手


自在軸継手

主原動機：ディーゼル機関、ガスタービン

273

第 7章動力伝達装置の設計

表-7.1(2) 動力伝達装置の配置（例）

主ポンプ形式

減速機クラッチなど

軸継手配置

一次側二次側

立

軸

ポ

ン

プ

－－たわみ軸継手

自在軸継手又は

主原動機：電動機、ガスタービン

立軸遊星歯車減速機

－


自在軸継手

主原動機：電動機

減

速

機

搭

載型立

軸

ポ

ン

プ

減

速

機

搭

載

型

油圧クラッチ


－


遠心クラッチ


－


注 1）軸継手で、主原動機と減速機の間を「一次側」、減速機と主ポンプの間を「二次側」とする。

2）横軸ポンプで、主原動機に電動機を用いる場合には、通常クラッチは設置しない。 3）立軸ポンプのスラスト荷重を歯車減速機、電動機又はガスタービンで支持する場合には固定軸継手とする。 4）立軸ポンプで、ポンプ軸中心から原動機軸端までの所定据付配置寸法と減速機軸端までの機器寸法から据付配置上空間

ができる場合には、自在軸継手又はたわみ軸継手を用いた浮動中間軸を使用する。 5）主原動機に 2 軸式ガスタービンを用いる場合で、管理運転としてガスタービンの単独運転を行う必要がない場合には、

クラッチ機能は不要である。 6）主ポンプやそれに付属の設備・機器が逆転を許容しないときには、適な逆転防止装置を設ける。

274

技術書･ポンプ場

7.2 減速機

主原動機と主ポンプの回転速度を合致させる方法の一つに減速機を使用することがある。特に排

水ポンプ等では回転速度が低いため、減速機を必要とする場合が多い。また、立軸ポンプに横軸の

主原動機を採用する場合には、軸方向を 90°変えられる直交軸傘歯車減速機が使用される。

なお、ポンプ設備の中には、原動機の直結が可能な場合もあるので、減速機介在との比較検討を

行い、直結方式を採用することもある。

7.2.1 減速機の形式と構造

入力軸

出力歯車

出力軸

入力歯車

図-7.1 平行軸歯車減速機の構造（例）

平行軸歯車減速機軸形式は横軸が一般的で、構造は比較的簡単であるが、入出力軸の軸

心が同一線上になく、据付面積が遊星形に比べやや大きくなる。保守

管理が容易であることから中小容量機に使用される場合が多い。

平行軸歯車減速機の構造例を、図-7.1に示す。

遊星歯車減速機軸形式は、横軸と立軸があり、太陽歯車、内歯車及び遊星歯車によっ

て構成される。入出力軸は同一軸芯になるため、所要空間の小さい配

置が可能であると同時に大きな減速比が取れるため、広く用いられて

いる。横軸遊星歯車減速機及び立軸遊星歯車減速機の構造例を、図-

7.2及び図-7.3に示す。

直交軸傘歯車減速機軸形式は、入力軸が横軸、出力軸が立軸で構成される直交軸形式で、

歯車は傘歯車が使用される。減速比に応じて一段減速機及び二段減速

機に使い分けられる。これらはいずれも、出力軸の上端にスラスト軸

受を設けるのが一般的である。直交軸傘歯車減速機の構造例を、図-

7.4に示す。

複合形直交軸

傘歯車減速機

直交軸傘歯車減速機のケース内に流体継手あるいは油圧クラッチを

収納することにより、省スペース化が図れる複合形傘歯車減速機があ

る。複合形直交軸傘歯車減速機（流体継手内蔵（二段）、油圧クラッ

チ内蔵）の構造例を、図-7.5に示す。

275

第 7 章動力伝達装置の設計

図-7.2 横軸遊星歯車減速機の構造（例）図-7.3 立軸遊星歯車減速機の構造（例）

傘歯車減速機（一段）傘歯車減速機（二段）

図-7.4 直交軸傘歯車減速機の構造（例）

流体継手内蔵（二段）油圧クラッチ内蔵

図-7.5 複合形直交軸傘歯車減速機の構造（例）

276


7.2.2 減速機搭載型立軸ポンプ

立軸ポンプの吐出しエルボ上に歯車減速装置を搭載したものであり、次のような特徴がある。

① 建屋構造を一床式にできる。

② 減速機の潤滑油は、揚水による自己冷却、又は機付ファンや油冷却による冷却である。

③ 一床式であるので、保守管理が容易である。

④ 減速機が吐出しエルボ上に搭載されているので、据付が簡素化できる。

なお、主原動機の据付レベルが低いので浸水対策が必要な場合がある。

減速機搭載型立軸ポンプの減速機部構造例を、図-7.6に示す。

A 形 B 形

図-7.6 減速機搭載型立軸ポンプの減速機部構造（例）

7.2.3 減速機の冷却方式

減速機の潤滑油は、従来、水による冷却が多く実施されていたが、冷却水系統の簡素化による設

備の信頼性の向上を目的とし、空冷方式も採用されている。

一般に、空冷方式には次の 3通りあるが、適用主原動機の出力は直交軸傘歯車 2段減速機をベー

スとした値であり、減速機形式により異なるので、以下は目安である。

① 自然冷却方式：適用主原動機出力 220kW 程度以下

② 機付ファン冷却方式（本体冷却）：適用主原動機出力 510kW 程度以下

③ 機付ファン冷却方式（搭載ラジエータ冷却）：適用主原動機出力 2,050kW 程度以下

現在、前項のほとんどの減速機形式に対して、空冷方式の適用が可能となっているが、採用に当

たっては、次の事項に留意する必要がある。

① 水冷式に比べて室内換気風量が大きくなる。

② 水冷式に比べて価格が高価である。

③ 騒音がやや大きい。

④ 原動機出力がおおむね 2,050kW 超では別置ラジエータになる。

7.2.4 減速機選定に必要な伝達容量

減速機の選定に必要な伝達容量は、式（7.1）によって算定する。

伝達容量（kW）＝主原動機出力（kW）×寿命係数

荷重係数 ............................... （7.1）

ここに、荷重係数：表-7.2による。

寿命係数：表-7.3による。

主原動機出力は、正確にはポンプ軸入力を採用すべきであるが、便宜上、主原動機出力を代入し

てもよい。

277


表-7.2 荷重係数

主原動機たわみ軸継手高弾性軸継手流体継手

ディーゼル機関 1.25 1.1 1.0

ガスタービン 1.0 － 1.0

電動機 1.0 － 1.0

注）高弾性軸継手はディーゼル機関のねじり振動を吸収するために用いられるが、ディーゼ

ル機関機付とすることが多い。

表-7.3 寿命係数

寿命時間（h） 12,000 以下

25,000 以下

35,000 以下

50,000 以下

75,000 以下

100,000 以下

寿命係数 1.33 1.0 0.87 0.82 0.72 0.65

注）寿命時間（h）は、運転する総時間として定めた数値である。

7.2.5 減速機の選定

減速機の選定は、減速比、主原動機回転速度、伝達容量及び許容スラスト荷重等によって行う

が、選定に際しては、あらかじめ経済性等総合的な比較をしておくことが必要である。

選定の手順は、次により行う。

① 減速比を求める。

減速比＝主ポンプの回転速度

主原動機の回転速度 ............................................. （7.2）

② 主原動機及び軸継手の種類から荷重係数（表-7.2）を選ぶ。

③ 主ポンプの予想総運転時間（寿命時間）から寿命係数（表-7.3）を選ぶ。

④ 伝達容量を、式（7.1）により求める。

⑤ 選定図（図-7.7-参 1～図-7.9-参 35）によって、採用すべき減速機の型番を選ぶ。

⑥ 立軸ポンプでスラスト荷重を減速機支持とする場合は、さらに減速機軸受の許容スラスト荷

重をチェックする。立軸ポンプのスラスト荷重を求め、これが立軸遊星歯車減速機（表-7.6）

及び直交軸傘歯車減速機（表-7.7～表-7.9、表-7.12～表-7.13）の軸受許容スラスト荷重以下

に収まっているかをチェックする。

278


〔参考〕

(1) 減速機の選定図と概略寸法及び質量

各形式の減速機選定図と概略寸法及び質量を次に示す。なお、表中の A、B…は一般的に使われ

ている型番を表す。

a．水冷方式減速機の選定図を、図-7.7-参 1～図-7.7-参 56に示す。

概略寸法及び質量を、表-7.4～表-7.9に示す。

b．機付ファン空冷方式減速機の選定図を、図-7.9-参 1～図-7.9-参 34に示す。

概略寸法及び質量を、表-7.10～表-7.13に示す。

型番と線種は、次のとおりである。

型番線種 A： B： C： D： E：

279


D

E

A

A

A

A

AA

A

A

A

A

EEEEE

BBBBCCCCCCCCCC

C

C C C C C C C

C

B5BBBBBBBBBB

DDDDDD D

kW

D

E

A

A

A

AAAAAAA

EEEEE

BBBB

CCCCCCCCCC

CC

C C C C CC

BBBBBBBBBBB

DDDDD D

kW図-7.7-参

2 水

冷平行軸歯車減速機選定図（一段減速）

入力軸回転速度（1,000m

in-1）

図-7.7-参

1 水


入力軸回転速度（750m

in-1 ）

280


D

E

A

A

AA

AA

AAAA

EEEEE

BBBBCCCCCCCCC

C

C C C C C C

BBBBBBBBBBB

DDDDD

kW

DE

A

A

A

AAAAAAA

EEEEE

BBBBCCCCC

C

CCC

CC

C C C CC

BBBBBBBBBBB

DDDDD

kW

図-7.7-参

3 水



in-1）

図-7.7-参

4 水



in-1）

281


DE

AA

A

AAAAA

AA

EEEEE

BBBB

CCCC

C

C C

BBBBBBBBBBB

DDDDD

kW

AAAAAAAAA D D D D D D D

B B B B B B B B B B

kW

図-7.7-参

6 水

冷平行軸歯車減速機選定図（二段減速）


in-1）

図-7.7-参

5 水



in-1）

282



B B B B B B B B B B B

kW



kW

図-7.7-参

8 水



in-1）

図-7.7-参

7 水冷

平行

軸歯

車減

速機

選定

図（

二段

減速

）


in-1）

283




kW

AAAAAAAA

A

D D D D D D D

B B B B B B B B B B

kW

図-7.7-参

10 水

冷平行

軸歯車

減速機選

定図（

二段減速

）

入力

軸回

転速

度（

1,800

min

-1）

図-7.7-参

9 水



in-1）

284


B B B B BB B

B

CCCCC

CCCC

CC

C

CCC D

D

EEEEEEEE

D

DDDDC D B

kW

B B B B BB B

B

CCCCC

C

CC

CCC

CC

CCC D

D

EEEEEEEE

D

DDDDC D B

kW

図-7.7-参

12 水冷横軸遊星歯車減速機選定図


in-1）

図-7.7-参



in-1）

285


B B B B BB B

B

CCCCC

CCCCC

CCC D

D

EEEEEEEE

D

DDDDC D B

kW

B B B B BB B

B

CCCCC

C

C

C

CCC

C

CCC D

D

EEEEEEEE

D

DDDDC D B

kW

図-7.7-参



in-1）

図-7.7-参



in-1）

286


B B B B BB B

B

CCCCC

C

C

CCC D

D

EEEEEEEE

D

DDDDC D B

kW

DDD DDDDD

kW

図-7.7-参

16 水冷立軸遊星歯車減速機選定図


in-1）

図-7.7-参



in-1）

287


DDD DDDDD

kW

DDD DDDDD

kW

図-7.7-参



in-1）

図-7.7-参



in-1）

288


DDD DDDDD

kW

DD

D DDDDD

kW

図-7.7-参



in-1）

図-7.7-参



in-1）

289


図-7.7-参

21 水冷直交軸傘歯車減速機選定図（一段減速）


in-1）

図-7.7-参



in-1）

290


図-7.7-参



in-1）

図-7.7-参



in-1）

291


図-7.7-参

26 水冷直交軸傘歯車減速機選定図（二段減速）


in-1）

図-7.7-参



in-1）

292


図-7.7-参



in-1）

図-7.7-参



in-1）

293


図-7.7-参



in-1）

図-7.7-参



in-1）

294


図-7.7-参

31 水冷直交軸傘歯車減速機（油圧クラッチ内蔵）選定図（一段減速）


in-1）

図-7.7-参



in-1）

295


図-7.7-参



in-1）

図-7.7-参



in-1）

296


図-7.7-参

36 水冷直交軸傘歯車減速機（油圧クラッチ内蔵）選定図（二段減速）


in-1）

図-7.7-参



in-1）

297


図-7.7-参



in-1）

図-7.7-参



in-1）

298


図-7.7-参



in-1）

図-7.7-参



in-1）

299


A

BB

BB

B BB B

BB

B

B B

BB

BB

B B

A

AA

AA

AA

A

AA

A

A

A

AA

kW

kW

図-7.7-参

41 水冷直交軸傘歯車減速機（流体継手内蔵）選定図（一段減速）


in-1－①）

図-7.7-参



in-1－②）

300


AA

A

AA

AA

AA

A

A

A

A

A

D D D

kW

kW

図-7.7-参



in-1－③）

図-7.7-参



in-1－①）

301


D D

BB

BB

B

BBBB

B B

kW

kW

図-7.7-参



in-1－②）

図-7.7-参



in-1－③）

302


DA

A

AA

AA

A

kW

kW

図-7.7-参



in-1－①）

図-7.7-参



in-1－②）

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