質量から力へ——買う前にリフトを見積もる
この計算がしていること
質量にその場所の重力を掛け、その質量が及ぼす力——工学でいうところの重さ——を求めます。500 kg の荷重は標準重力のもとで 4,903 N を生みます。クレーン、ホイスト、シャックル、床を指定する人は、質量ではなくこの力と向き合っています。機器が壊れるのは力が定格を超えたときで、質量が超えたときではないからです。
吊り具が力で定格される理由
クレーンは物体が何でできているかも、どれだけの材料を含むかも気にしません。気にするのはワイヤの引っ張りです。その引っ張りは力で、重力とともに大きくなるので、同じコンテナでも緯度の高い港では赤道よりも目に見えて重くなり、クレーンが別の世界へ移されればさらにずっと重くなります。定格がニュートン、キロニュートン、トン重で示されるのはまさにこの理由で、安全率は力に対して掛けられます。
標準重力でのキログラムとニュートンの換算表
毎秒毎秒 9.80665 メートル、標準重力で計算しました。役に立つ目安は、1 トンが 9,806.65 N を生むことです。10 キロニュートンに十分近く、予備的な見積もりでは両者が入れ替わりに使われます。ただし最終計算では使えません。
| キログラム (kg) | ニュートン (N) |
|---|---|
| 0.1 | 0.980665 |
| 1 | 9.80665 |
| 2 | 19.6133 |
| 10 | 98.0665 |
| 50 | 490.3325 |
| 100 | 980.665 |
| 1000 | 9806.65 |
荷重ケースは静的な重さではありません
荷物をゆっくり持ち上げるクレーンが見ているのは静的な重さだけです。急に発進したり停止したりするクレーンはそれよりずっと大きなものを見ます。荷重を加速することがワイヤの力を増やすからです。吊り具に動的増幅率を掛けて指定するのはそのためで、静的な重さは計算の出発点であって、その答えではありません。
トンとキロニュートンを同じ文の中で
1 トンの荷重は 9.80665 kN で、技術者は最初の見積もりでこれをしばしば 10 に丸めます。残る 10 パーセントの余裕は、後で掛かる動的係数より小さいので、丸めが問題になることはほとんどありません。ただし、確認される書類には正確な値を書いてください。
よくある質問
質量から力はどうやって求めますか？
キログラムで表した質量に、毎秒毎秒メートルで表したその場所の重力を掛けます。標準重力での 500 kg の荷重は 500 × 9.80665、つまり 4,903 N です。月では同じ荷重がおよそ 810 N にしかなりません。
吊り具がキログラムではなくニュートンで定格されるのはなぜですか？
ワイヤもフックも軸受も、力で壊れるからです。そして重力が変われば変わるのは力です。キログラムでの定格は、ある特定の場所での 1 キログラムの重さでの定格であり、より弱く、持ち運びのきかない主張になってしまいます。
トン重とは何ですか？
1 トンが標準重力のもとで及ぼす力で、9,806.65 N に等しいです。海運、玉掛け、古い構造コードに残っているのは、数値が人の頭にある質量の数値の近くにとどまるからです。
クレーンが動けば荷重は変わりますか？
質量は変わりませんが、力は現地の重力に正比例して変わります。赤道の近くで巻き上げた荷重と極の近くでのそれは数 10 分の 1 パーセント違い、たいていは安全率の内側に収まりますが、ゼロではありません。
巻き上げの加速度も含めるべきですか？
最終設計では含めます。このツールが出す静的な重さは基準線で、発進と停止がそこに加算され、コードはさらに動的増幅率を掛けます。この値はその計算への入力として使い、結果として扱わないでください。