簡単な答えはてこです。 ウィンチの牽引能力は、モーターが最大の機械的利点を持つため、ロープの最初の層で最も高くなります。ドラムに巻き付けられるロープの層が増えるごとに、スプールの有効直径が増加し、てこが減少し、利用可能な牽引力が低下します。
理解すべき中心的な原則は、ウィンチモーターは一定量の回転力（トルク）を生成することです。ロープの層が積み重なるにつれて、同じ量のトルクがより大きな直径を回転させる必要があり、線形牽引力が低下します。通常、追加の層ごとに10〜12％の損失が発生します。
中心的な原則：トルク対牽引力
ウィンチは線形力を直接生成しません。回転力、つまりトルクを生成します。次に、ウィンチドラムがこのトルクを、負荷を移動させる線形牽引力に変換します。これら2つの関係は、ドラムの直径によって決まります。
最初の層：最大のてこ
ウィンチロープが最初の層にあるとき、それはドラムコアに直接巻き付けられています。これは、モーターが回転させる最も小さな直径です。
レンチを使用するようなものだと考えてください。短いレンチ（小さな直径）を使用すると、より正確かつ制御しやすく力を加えることができ、モーターのてこを最大化できます。ここで、ウィンチは定格牽引能力を最大化します。
各追加層：直径が増加します
2層目、3層目、4層目のロープを追加すると、ドラムが「厚く」なります。モーターは、はるかに大きな有効直径に巻き付けられたロープを引っ張っています。
レンチのアナロジーに戻ると、これは、はるかに大きなハンドルを使用して同じボルトを回そうとするようなものです。入力トルク（トルク）がまったく同じでも、結果として得られる線形プルは弱くなります。機械的利点が減少します。
容量の削減の定量化
これは小さな影響ではありません。各層での電力損失は大きく、予測可能です。安全で効果的なウィンチングのためには、これを理解することが重要です。
10％ルール（ガイドライン）
信頼できる経験則は、ウィンチがドラム上のロープの追加層ごとに定格容量の約10〜12％を失うということです。
たとえば、10,000ポンドのウィンチは、2層目で約9,000ポンド、3層目で約8,000ポンド、さらに後の層ではそれ以下しか牽引できない可能性があります。
摩擦の影響
直径の変化が電力損失の主な理由ですが、摩擦は二次的な要因です。
ロープの層が増えると、ロープ同士やウィンチドラムフランジとの間でこすれる機会が増えます。この摩擦は抵抗を生み出し、ウィンチモーターも克服する必要があるため、正味の牽引力がさらに低下します。
トレードオフの理解
ドラムの構造上の容量とウィンチの機械的な牽引力は、矛盾しているように見えることがあるため、区別することが重要です。
有効直径と牽引力
確立したように、有効直径（ドラムコアとロープの層の合計）が機械的利点を決定します。牽引力を最大化するには、有効直径を可能な限り小さくしたい、つまりドラムの内層を使用したいということです。
ベースドラム直径と構造強度
物理的に大きなベースドラムを備えたウィンチは、しばしば構造的に強力です。より大きな直径の鋼片は、変形または破損する前に、より大きな圧縮力に耐えることができます。これはメーカーの設計上の考慮事項であり、メーカーは最初の層のロープ張力に対処するのに十分な強度を持つドラムを構築する必要があります。
プロジェクトへの適用方法
この原則を理解することで、ウィンチをより効果的かつ最も重要なことに、より安全に使用できます。
- 牽引力の最大化が主な焦点である場合： ドラムの最初の層または2層目まで下がるように、安全に可能な限り多くのロープを巻き出してください。これにより、ウィンチが最大の機械的利点で動作することが保証されます。
- 困難な回収作業を実行している場合： 常にドラムの内層に到達するようにし、スナッチブロックの使用を検討してください。スナッチブロックは、機械的利点をさらに高めることで、牽引力をほぼ2倍にすることができます。
- ウィンチロープを選択している場合： ドラムサイズに対して過度に長いロープを取り付けることは避けてください。これにより、弱い外層で頻繁に操作することが保証されます。
ドラム上のロープの量を管理することで、ウィンチの利用可能な電力を直接制御しています。
概要表：
| ロープの層 | 推定牽引能力（定格値との比較） | 主な要因 |
|---|---|---|
| 最初の層 | 100％（最大） | 最小ドラム直径、最大のてこ |
| 2層目 | 〜90％ | 有効直径の増加により機械的利点が低下 |
| 3層目 | 〜80％ | 牽引力のさらなる低下 |
| 4層目以降 | ＆lt;80％ | 大幅な電力損失。摩擦も増加します |
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