Kobe
University Repository : Kernel
Title
果樹園用運搬機の性能と安全性について
Author(s)
山本, 博昭 / 安楽, 千里
Citation
神戸大学農学部研究報告, 11(1): 59-64
Issue date
1973
Resource Type
Departmental Bulletin Paper / 紀要論文
Resource Version
publisher
URL
http://www.lib.kobe-u.ac.jp/handle_kernel/00228460
Create Date: 2015-02-01
神大農研報 (
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3
果樹園用運搬機の性能と安全性について***
山本博昭*
安楽千虫**
(昭和 4
8
年 8月1
0日受理)
ONTHEPERFORMANCEANDSAFETYOF
ORCHARDTRANSPORTMONORAIL
Hiroaki YAMAMOTO andChisatoANRAKU
Abstract
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のモノレールの他目的使用，汎用化の可能性も含めて今
後も可成りの普及が予想される。
みかん闘を中心とした傾斜地果樹園用モノレールは昭
0年頃から実用化されはじめ，現在ではおよそ 1万 3
和4
千台が全国に普及している1)。
傾斜地での運搬作業はかなりの草作業であり，またこ
現在市販されている果樹園用運搬機の大半は跨路式モ
ノレールのー障に属しているのが，
それを走行装置の
克から大別すると噛合方式(ピニオン・ラック方式およ
び突起輪万式1))と摩擦方式(ゴム輪万式1)) に分類
でき，それぞれ特徴を有している。今後のモノレーノレの
農業機械学第一研究室
ヤンマーディーゼル株式会社
付申農業機械学会第3
0回講演会で発表
応改善にあたっては安全性，多目的使用を含めた性
発l
能向上，経済性，振動，騒音，耐久性の問題等を十分考
6
0
山本博昭・安楽千里
⑦②③④⑤@⑦
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慮していかねばならない。噛合方式は安全性という点で
圧着力との関係を求めた。図に示す如く，水平力はリン
は摩擦方式より勝ると考えられるが，走行の高速化，振
グの上下端に 4枚のストレンゲージを接着した荷重変換
動，騒音，軌条の耐久性の点では問題があるように思わ
器を作り，垂直力は市販のロードセノレを利用し，それぞ
乙軌条は一度架設すると半永久的な施設とな
れる。特 l
れストレンメータを使用して測定した。
り，再架設の場合には多くの費用と労力が必要となるた
次l
乙けん引力，所要動力等の測定にあたっては，エ
め，軌条の耐久性(対摩耗性)には十分注意を払う必要
ンジン出力軸のトルクおよび、回転速度，最終駆動軸のト
カまある。
ルクおよび、回転速度，けん引力，進行速度，すぺり等を
仮りに後者の摩擦式モノレールが前者の型式に劣らな
乙同時測定し，オッシログラフに記録させた。
連続的 l
ト
い安全性を確保できるならば，軌条の耐久性の問題，高
ノレクの測定には軸端型のスリップリングを使用し，回転
と伴なう i
i
Z能率化の可能性から今後さらに発展する
速化l
速度はマイクロスイッチと磁界を金属片で切って電流を
のではないかと考え，本研究は摩擦式のモノレールを供
誘起させる方法を併用させ，
試して，そのけん引性能と安全性について検討した。な
を，速度，すぺりにはマイクロスイッチを利用して測定
けん引力にはロードセノレ
お，安全性の検討については，人間が塔乗した場合を考
した。負荷は台車々輪に木片をはさみ，台車のスプリン
慮しなければならないため，その度合は計りしれないも
グBの締めつけ度合によって制御した。
のがあるが，本報では平坦および傾斜地での直線軌条上
の力の平衝による安全性のみの検討にとどめた。
実
供
試
i
g
. 1 !こ示し， 記録さ
以上の測定項目と測定箇所を F
れたオッシログラムの一例を Fig.3 !乙示す。
けん引車駆動輪の摩擦係数，台車のとろがり係数は，
験
概
要
機
乙供試した摩擦式モノレールは，空冷 2サイクル
実験 l
単気筒，最大出力 4PS/2000 rprn のガソリンエンジン
i
g
.1 !乙示す。動力はエ
を塔載したものでその略図を F
ンジン出力軸から遠心クラッチを介し Vベソレトで変速機
とより軌条の上下に位
に伝導され，さらにチェーン伝導 l
置する一対の駆動輪 2イ聞によって駆動される。駆動輪に
司の
はウレタンゴムが焼付てあり，また軌条の圧者力は l
!
とより調節することができる。
スプリングA
:
.ード一対の車輪が軌
台車の走行部もけん引車と同様， J
条上の安定が保たれる程度にスプリング Bによって圧着
されているが，車輪はころがり抵抗を少なくするため鉄
輪のままである。
実験装置および方法
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置を考案し，軌条に平行なスプリング力と軌条に垂間な
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先づ，軌条の!王者力を測定するために Fig.2の如き装
、
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果樹閤用運搬機の性能と安全性について
Tab. 1R
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1
0
7脚
けん引車の締付けばね力を Tab.1 ~乙示した如く変化
させ，それぞれの場合のけん引試験をおとなった結果の
共 l乙軌条の上で車~~lJ !ζ 垂直前還をかけ，その都度の水平
一例を F
i
g
.4 ~乙示す。
引張力を測定することにより求めた。
ばね長1
0
0
1
1
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1
1
1(軌条任者力 ，2
1
4k
g
.
)とは，けん引車が軌
また，軌条と駆動輪聞に介在物が侵入した場合のけん
条の上で機体の安定を保って運搬作業を実施しうる最低
引性能，安全性を検討するために軌条の上に砂，水，油
に近い緩い締付け度合を示し，ばね長8
4鵬(圧着力， 7
0
および、草を敷きつめ，けん引試験をおこなった。砂は普
4旬)はばねの限界に近い強い締付け度合を示す。 F
i
g
.4
通の砂を軌条に敷きつめ，水はけん引車の先端にゴムホ
よりけん引馬力が最大に達した時のけん引力を「有効け
ースを取付け，定行中継続して軌条上を多量の水が放流
ん引力 Jと称すると，
するように計画し，
旬
， 9
2
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1
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1
1の時2
3
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1の時2
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.となり，ばね長9
2
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1
1
また油は普通のエンジンオイル
(SAE20 3
0
) を軌条仁に流して使用し，草はイタリ
それぞ、ればね長1
0
0
1
1
1
1
1
1の時は 1
9
0
(圧着力4
5
9均)前後で有効けん引力が最大となる。
:
E着)Jが弱すさ、ると，
これは軌条の I
アンライグラス(平均合水平87.2%) を軌条の上に密に
けん引負荷約1
9
0
並ぺ落下しないように側面をセロテープでとめて実験を
旬で駆動輪のすべりが明大しだ、し速度低下を起したため
おこなった。
で，また圧着力が強すぎると白走に必要な動力が高くな
り
，
過負荷状態となってエンジンの回転数が下り遂にはエン
実験結果および考察
1
.
けん引負荷約2
0
0kg.lL達するとすぺりは起さないが
2
.
5
Length o
f Spl・
i
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gA
軌策の圧着力に関する考察
o -ー申 1
0
0mm
(
i
) 締付けばね力と軌条圧着力の関係
スプリングAによって得られる水平力 (H) と軌条を
垂直に圧着する力 (
V
) の関係を F
i
g
.
2に示した装置で
測定した結果，その相互の関係は最小自乗法を適用して
z2.0
.
目
即
時
92mm
x
8
4mm
- 由 明
』
即
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.1
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Q)
次式で求められた。
悶
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V=2.11H
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また供試機に使用されているコイルばねのばね定数は
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.
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I (圧縮試験器による実測では7
.
2
5
-8
.
0
0旬/仰
とばねに国体差があったが，安全性を考慮して最小値を
~ 1
.0
。
帽
0
.
5
使用)であるため，各ばね長と軌条圧着力の関係は
Tab.1に示す如くなる。ただし供試したモノレーノレ
は 2本のばねで締付ける型式である
で
，
(
F
i
g
. 1参照)の
Tab.1には 1本のばね力の 2倍の値が示されてい
る
。
(
i
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) 最適庄着力の決定
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1
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2
山本博昭・安楽千里
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2
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m (圧着力，
6
0
k
g
) が最適の圧着力を与える締付け度合であると
約4
判断される。
2
.
安全性に関する考察
(
i
) 傾斜面での安全性
モノレールは載荷状態で傾斜面を走行中，故意あるい
は不慮の事故で停止する場合がある o
現在市販されているモノレールは駆動輪または変速機
の主軸に 2個以上のブレーキがあり，エンジンが停止し
たり，あるいは一定の回転数以下になるとブレーキが作
動し，駆動輪の回転が停止するように作製されている
が，そのプレーキ操作が完全なものであっても載荷して
いるモノレールが下万へすぺり落ちないために卜分な圧
着力を軌条に与えておかねばならない。したがって，モ
ノレールが傾斜面で運搬作業をおこなうにあたっては，
前項で述ぺた有効けん引力の範囲内で運搬定行がおこな
えることと，傾斜面で停止した場合にド万九すぺり落ち
ないことの両面から安全性を検討する必要がある。
モノレールが斜面で停止した場合(プレーキ操作が完
i
g
. 5 に示したが，
全であると仮定)の力の平衝周を F
乙の時下方べすぺり落ないためには次式が成立たなけれ
ばならない。
(
α Pl十 W 1coS8)μ十
入(W
十 W) c
o
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θ十
入 βP2>(W
2
1十 W 2
十W
)sin8'"……………(1)
ここで
8
W1 ;
けん引車童話
P1
F
θ くsin-l~-- 一一一}
l 4W
…
.
.
.
.
・ ・
.
.
…
…
・(
5
)
H
J
本実験 l
と供試したモノレールでは，
=60匂
， μ当 0
.
7，α勾 2
.
1
1
防T1=93匂 ，Wz
F=190匂(ばね長 1
0
0
m
m
)，2
1
0匂 (
9
6
m
m，8
8
m
m
)
2
3
0匂 (
9
2
m
m
)，2
0
0
k
g
(
8
4
m
m
)
であったので， (
3
)， (
5
)式を使用して各けん引車締付け
ばね長(軌条圧着力)ごとの傾斜角に対する載荷々重の
i
g
.
6 の通りである。図中，
限界曲線を示すと F
実線は
斜面で、停止した H
寺にすべり落ないための限界曲線で，破
線は有効けん引力で運搬走行できるための限界曲線であ
をとる必要があるので，各ばね長における最終的な安全
限界曲線は太い曲線となる。
とれによると，圧者力の緩いばね長 1
0
0
m
m以外はすべ
載荷々重
;
よって，
る。安全性確保のためには，両者のうちでより安全な万
傾斜角
W2 ; 台車重量
W
F
i
g
. 5Equilibriumo
ff
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.
て後者の有効けん引力内で運搬走行できる曲線が最終的
けん引車ばね力の総和
j
i
s同様ばね長92mmの場合に最i
i
z
j
な安全曲線なるので，fII
九 ; 台車ばね力の総和]
の運搬能力が何られることが明確である。例えば，9
2
m
m
けん引車駆動輪の摩擦係数
μ
;
入
; 台車々輪の乙ろがり係数
α
; けん引車ばね力と軌条圧着力関の係数
β
;
の場合 1
5
0勾の積荷で約 5
00の斜面まで運搬でき，積荷が
1
0
0匂であると約65。まで可能となり，現在市販されてい
るモノレールの公称である 1
5
0匂載荷， 450傾斜運搬の条
台車ばね力と軌条圧着力聞の係数
件を卜分満たしている。
W 1+間 十 W = 4W とおいて (1)式を解くと，
ただし，本機が実際に使用される果樹閣の地形は趣め
胡>~Tf~(~喧王座面喧月五喧子一 (aJ!~l ↓
(μ W 1 十入 W2 十入 W)2 十 (~W)2
入βP2
)
2ー (αμ P1+
入βP2
)
(μW 1+
入W 2十入防T) (2)
て起伏に富み，軌条は山から谷，谷から山へ，さらには
わん曲の激しいカーブ地に架設されるため，機体には上
下左右の↑貫性力，遠心力，衝撃力が作用し機体が軌条か
入は μに比ぺ極めて小なる故，入ー o
とし， 8を解くと，
ら脱線することが考えられる。したがって，載荷能力の
r~WV(~ W)2平戸 (
W
;
:
2=
示五百〉ーαμ2PlW 11
低下，消費動力の増加が多少予想されても安全であるこ
。<COS-l~
一 一一一一
p. 2 U? 十 (~W)2
~(3)
また走行中においては(1)式の左辺を有効けん引 )Jに
ような場合)は軌条の圧着力を増加させて使用すべきで
あり，現場での実際の適応にあたっては，軌条の架設状
おきかえて，
F>(W
)
s
i
n
O
.
.
.
.
.
.・・..……… (
4
)
十W
1十 W z
H
ここで，F;有効けん引力
とを重視しなければならない場合(特に人間が塔乗する
況，積荷の量と質を適確に判断して最終的な圧着力(ば
ねの締付け度合)を決定しなければならない。
果樹国用運搬機の J
性能と安全性について
6
3
合量の多い草が軌条に巻付・く場合も十分考えられる
∞
2
ので，特に傾斜 i
日で乙のような状態になるとモノレ
ールがすべり落る可能性があり，十分注意を払う一
万安全策を検討する必要がある。との点は摩擦方式
1
5
0
のモノレールが噛合方式のそれに劣る最大の欠点で
ある。
(国﹄)
正常な軌条または砂や水が軌条 l
乙存在する場合のけ
∞
注目M
g
J
1
ん引馬力低下の以閃は動輪のすべりではなく，過負
荷によるエンジンの動力不足に付随する回転数の低
下であるため，駆動軸馬力の曲線はけん引馬力のそ
れと同様の変化を起すが，オイルまたは草の場合の
一一一
Thepermlttedl
i
m
i
t
c
u.
v
e
st
h
a
tt
h
e
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u
l
lw
i
t
hi
t
s maximum
m
o
n
o
r
a
i
l ca
eHective drawberp
u
l
L
様にけん引馬力低下の原因が動輸のすべりにある時
には，けん引効本のみが低下し，駆動軸馬力はもと
1
5
3
0
45
7
5
60
の線上にが在して変化を起さない。
9
0
Angle0
1i
n
c
l
i
n
a
t
i
o
n(
d
e
g
r
e
e
)
3
.
F
i
g
. 6R
e
l
a
t
i
o
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s
h
i
p between s
l
o
p
e
a
n
g
l
e and
l
o
a
dwhichcanbe p
i
l
e
don monorai.
l
所要動力および効率について
最適なる軌条!王者力(ばね長 9
2脚)で走行させた
時の供試機各部の所要動力と効率を図示すると
(
i
i
) 軌条上の障害物に対する安全性
F
i
g
. 8 の通りである。本実験は供諸機を実際に走行さ
前項で述ぺた如く，駆動輪と軌条間にすぺりを誘発し
せ，けん引負荷を変動させてトルクその他を計測したの
やすい媒介物が侵入した場合，けん引性能にいかなる影
で，時々ガパナーが作動しデータはばらつきがあった。
響が表われるかを検討するため，水平軌条においてそれ
各馬力の最大値はエンジン回転数約 1800rpm の時，
ぞれの媒介物を介して，けん引誠験をおとなった。ただ
エンジン馬力 4
.
2PS. 駆動軸馬力 3.4PS. けん引馬力
しとの実験は最適庄者力と考えられるばね長 9
2
m
mでお
2.3PS となった。
4
.
0
となった。その結果得られた，けん引力と駆動軸馬力お
よびけん引馬力の関係を F
i
g
.7 に示す。
3
.
5
<
i
[
51
より最大けん引馬力時のけん引力を比較してみる
‘
3
.
0
10
すなわ
v
州、、
dt
Q
t
口
Af
n
v
-
なしに 1
8
0
2
0
0匂のけん引力が発揮できるため，軌条 l
二
2
.
5
(山内向)
ち. 2
0
"
'
1
0
%けん引能力が低下するが，一応すぺること
可
匂とそれぞれ5
0
3
0匂のけん引力低下が起る。
a
s
ι在すると 200
⑥匂・
し軌条上に砂がな:在すると 1
8
0
k
g
. 水が
，
、
@
と，正常な軌条の場合有効けん引力 2
3
0勾であるのに対
2
.
0
l
と砂や水があってもさほど懸念する必要はない。
』
しかし軌条上にオイルや水分合量の多い草が存在す
るとすべりが増大し，けん引力は極端に低下する。換言
すると，軌条!r.オイルが流れている場合，駆動輸が初め
ω
注
邑
~ 1
.
. .5
。
ヱ
.司ーー
てその上を走行した時は約 7
0匂のけん引負荷で急激にす
べりだし，その後駆動輸の全円周にオイルが付着してし
まうと 5
0匂のけん引負荷でスリップし，進行不可能とな
る
。
Nomal r
a
i
l
o --- SandOn r
a
i
l
A
Wateron r
a
i
l
叩 畑 町
x
o5
噂叩ー
O
i
lon r
a
i
l
ロー一句 Grasson raH
合水率の高い草の場合も同様に初回走行では 1
3
0
-
1
4
0
k
gのけん引負荷まで走行できるが，
一度草のすりつ
ぶされた回形物が駆動輸の周聞に巻付くと 60旬の負荷で
すぺりだし走行不可能となる。
今回の実験は極めて苛酷な状況を却定しておとなった
ため，実際の現場においては乙のような状態はあまり起
らぬかもしれないが，軌条 l
とオイルがとぼれたり，水分
50
1
0
0
1
5
0
Drawber p
u
l
l
2
0
0
2
5
0
3
0
0
九岬、
F
i
ε
. 7R
e
l
a
t
i
o
n
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h
i
pbetweeh drabwer p
u
l
l and
drawber h
o
r
s
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l and
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r
ep
r
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s
e
n
tonr
a
i.
l
(Lengtho
fs
p
r
i
n
gA=92mm)
64
山本博 1
1H・安楽千里
これらの動力から効率を求めると，機械伝導効率は約
型式を採用しているが，圧着力が弱わすぎると駆動輸に
81%でほぼ一定，けん引効率はエンジン回転数の変化に
すべりが生じ，また強すぎると白走に必要な所要動力が
供ない多少変動したが，実際作業をおこなう常用回転数
増加しけん引性能が低下する。したがって，軌条を締付
付近では67%となり，したがって総効率はその付近で5
4
ける場合，最適な圧着力を選択する必要があり，本研究
%となった。供試機の機械伝導効率が比較的低いのは，
に供誠したモノレーノレを例にとると，
ベノレト，チェーン，歯車の 3障の伝導装置を混合し，減
4
6
0匂の時， 最良のけん引性能を示した。
Fig.4参照)
速比約 1
/
1
0まで回転数を落しているためだと考えられ
る
。
圧着力の総和が
(Tab.1，
(
2
) モノレーノレが傾斜面で運搬作業を実施するにあ
また横軸にけん引負荷をとって幼ギ曲線をプロットす
たっては，傾斜面を有効けん引力(最大けん引馬力時の
ると，けん引負荷が 1
5
0
1
8
0
k
gで効率が最大となること
けん引力)の範囲内で運搬走行できることと，傾斜面で
が判明した。したがって，けん引負荷1
5
0
1
8
0匂で常時
停止した場合に下万九すぺり落ちないこと(ブレーキ操
供試機を使用する乙とが最も効果的であると言える。
児が完全であると仮定)の両面から安全性を検討しなけ
ればならない。 したがって，
傾斜角。は次式の範聞 l
せ
になければならなしユ。
摘 要
F
、 }
0ど s
i
n
-1{---_._-..~
果樹園用運搬機であるモノレールは，走行装置から大
別すると噛合方式と摩擦方式がある。後者の万式は傾斜
地での安全性さえ確保できるならば，軌条の耐久性の問
題，高速化に伴う高能率化の可能性から，今後さらに発
反するのではないかと考え，摩擦方式のモノレールを供
I
および
I~Wýrヱ w 戸-t二戸 CW~2二副r~2)- αμ2PIWl1
0ど cos-q
一一一一一一一
一_.. >
2
、
￨ μ2W
2
十(
kW )
1
供請したモノレールのi
蜘;日々重と傾斜角の関係を F
i
g
.
試してその性能と安全性について検託した。
(
1
) 摩擦式のモノレールでは上下一対の駆動輸を軌
条に圧着させ，摩擦力を利用してけん引走行をおこなう
l
ω
6 に示したが，
駆動輸に最適の圧着力を加えた場合，
1
5
0匂 の 積 r
J
jを約500 の傾斜角まで運搬走行することが
でミきる。
(
3
) モノレール駆動輪と軌条との問に，
80
、
(ぷ)
刊一一一ー一-一一一世一一一一一ー--
すぺりを誘
発しやすい媒介物が帰入した場合のけん引性能を倹討し
た結 #
ι
l
/
60
>
.
υ
巳
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40 :
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4
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0
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守m
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.
20
守n
;
T
r
a
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i
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ee
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.
守
O
v
e
r
a
l
le
f
f
.
。
ん引能 刀
j
Jの低ドはあるが，さほど懸念する必要はない。
しかし，オイルや水分を多量に合んだ草が軌条上をおお
うと，駆動輪のすべりが激増して，けん引性能は急激に
低下する (
F
i
g
.
7参照)。特に，
傾斜面でこのような状
態が起ると事峡の原因となり危険であるので，イ
をすると同日時在 l
に乙安全策を検;芯j
‘する必要がある。
(
4
) 供試したモノレール'の各部の所要動力を測定
3
.
0
し，効率を算出したが，機械伝導効率は約81%，けん引
)
ぴ
且
コ噌
効率67%，総効;ド54%であった。
r
.
o
r
怠
ω
注
N2
引用文献
0
1)平田孝三:農業および園芸， 4
8(
6
)，8
0
3
8
0
8，
N1 ; E
n
g
i
n
eH
.P.
N2 ; D
r
i
v
es
h
a
f
tH
.P.
1
.0
Ns
1
9
7
3
.
N.; DrawberH.P.
i
似
)
(
)
l
∞
1
5
0
0
E
n
g
i
n
er
e
v
o
l
u
t
i
o
n
20
(
r
p
m
)
F
i
g
.8Horsepowerande
f
f
i
c
i
e
n
c
y
(Lengtho
fs
p
r
i
n
gA=92mm)
2) 井原-郎:口本機械学会誌，
1
9
6
8
.
7
0(586)，46~47 ，
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