クレーン・デリック運転士 過去問
令和3年(2021年)10月
問3 (クレーン及びデリックに関する知識 問3)
問題文
ただし、歯車A, B及びDの歯数は、それぞれ16枚、64枚及び120枚とし、BとCの歯車は同じ軸に固定されているものとする。
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問題
クレーン・デリック運転士試験 令和3年(2021年)10月 問3(クレーン及びデリックに関する知識 問3) (訂正依頼・報告はこちら)
ただし、歯車A, B及びDの歯数は、それぞれ16枚、64枚及び120枚とし、BとCの歯車は同じ軸に固定されているものとする。
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この過去問の解説 (3件)
01
図のように、径の小さな駆動歯車によって2回減速する歯車の並びを2段減速といいます。
2段減速の場合、歯車Aと歯車Dの速度伝達比は、それぞれの歯車の歯数との間に次のような関係が成り立ちます。
(速度伝達比)= {(歯車Bの歯数)/(歯車Aの歯数)} × {(歯車Dの歯数)/(歯車Cの歯数)}
よって、歯車Cの歯数は次のように求められます。
1600/80 = 64/16 × 120/C
C = 24
ゆえに、選択肢2が正解となります。
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02
速度伝達比に関する問題です。
速度伝達比の公式を覚えると同時にそれぞれの歯車がどのように伝達して動いているかを理解する事が大切です。
まず、図のような小さい方の歯車が駆動して二回減速する仕組みの場合、速度伝達比の式は
速度伝達比=(大きい歯車の歯数÷小さい歯車の歯数)で求めます。
AとDが二段減速する場合はそれぞれの歯車同士を掛けて求めるので、それぞれ代入すると
1,600÷80=(64÷16)×(120×Cの歯数)
このようになり、C=24となります。
一見難しそうに感じますが、二段減速の仕組みは基本的には同じ理屈なので、解き方はしっかり押さえておいて下さい。
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03
クレーンの巻上げ機などで使われる「減速機」の仕組みそのものです。
「小さな歯車が高速で回り、大きな歯車をゆっくり力強く回す」。
このイメージを持って計算していけば、恐れることはありません。
この問題を解く鍵は、以下の2つのルールです。
・かみ合う歯車(AとB、CとD):回転数は、歯数の比と逆の関係になります。(歯数が2倍になれば、回転数は半分になる)
・同じ軸の歯車(BとC):回転数は同じです。(一緒に回っているから当然です)
ステップ1:歯車Bの回転数を求める
まず、電動機(A)から最初の歯車(B)へ動力が伝わります。
歯車A:回転数 1600 rpm、歯数 16枚
歯車B:歯数 64枚
歯数が「16枚 → 64枚」と 4倍 になりました。
逆に、回転数は 1/4 に減速します。
Bの回転数=1600÷(64÷16)=1600÷4=400 rpm
これで、歯車Bは400回転していることが分かりました。
ステップ2:歯車Cの回転数を確認する
問題文に「BとCの歯車は同じ軸に固定されている」とあります。
つまり、Bが400回転なら、Cも同じく400回転です。
ステップ3:歯車Cの歯数を求める
最後に、CからDへの伝達を考えます。
ここがゴールの計算です。
歯車C:回転数 400 rpm、歯数 X枚(求めたいもの)
歯車D:回転数 80 rpm、歯数 120枚
回転数が「400 rpm → 80 rpm」と 1/5 に減速しています。
回転数が1/5になったということは、歯数は5倍に増えたということです。
つまり、「Cの歯数を5倍にしたら、Dの歯数(120枚)になった」という関係です。
X×5=120
これを計算すると:
X=120÷5=24
よって、歯車Cの歯数は 24枚 です。
【この問題の重要ポイント】
A→B(減速):歯数が4倍だから、回転数は1/4。(1600 → 400)
B→C(同軸):回転数は変わらない。(400のまま)
C→D(減速):回転数が1/5になった(400 → 80)から、歯車DはCの5倍の大きさ。だから120を5で割ればCが出る。
「回転数が減った分だけ、歯車は大きくなっている」。
この基本さえ押さえておけば、どんな複雑な歯車も順番に解いていけますよ。
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