ドライブシャフトのダイナミックバランシングのためのデバイスとバランシングマシンのための測定システム Balanset-1 - 1751ユーロ
ドライブシャフトのダイナミックバランシングのためのデバイスとバランシングマシンのための測定システム Balanset-4 - 6803ユーロ
目次
- 1.ドライブシャフトの種類
- 2.ユニバーサル・ジョイント・ドライブの故障
- 3.ドライブシャフトのバランシング
- 4.ドライブシャフト用の最新のバランシングマシン
- 5.ドライブシャフトのバランシングの準備
- 6.ドライブシャフトのバランシング手順
- 7.リジッドローターの推奨バランシング精度クラス
1.ドライブシャフトの種類
ユニバーサルジョイントドライブ（ドライブシャフト）は、ユニバーサルジョイントの中心で交差し、互いに角度を持って相対移動できるシャフト間でトルクを伝達する機構です。車両では、ドライブシャフトは、古典的または全輪駆動構成の場合、ギアボックス（またはトランスファーケース）から従動車軸にトルクを伝達します。全輪駆動車の場合、ユニバーサルジョイントは通常、ギアボックスの従動シャフトをトランスファーケースの駆動シャフトに接続し、トランスファーケースの従動シャフトを従動車軸のメインドライブの駆動シャフトに接続します。
フレームに取り付けられたユニット（ギアボックスやトランスファーケースなど）は、その支持部やフレーム自体の変形により、互いに相対的に移動することができます。一方、ドライブアクスルはサスペンションを介してフレームに取り付けられており、サスペンションの弾性要素の変形により、フレームおよびフレームに取り付けられたユニットに対して相対的に動くことができる。この動きは、各ユニットをつなぐドライブシャフトの角度だけでなく、ユニット間の距離も変えることができる。
ユニバーサルジョイントドライブには、シャフトの回転が均一でないという重大な欠点がある。一方のシャフトが均一に回転すると、他方のシャフトは回転せず、この不均一性はシャフト間の角度が大きくなるほど大きくなります。この制限により、前輪駆動車のトランスミッションなど、回転輪へのトルク伝達が主な課題である多くの用途でユニバーサルジョイントドライブを使用することができません。この欠点は、互いに1/4回転するダブルユニバーサルジョイントを1つのシャフトに使用することで部分的に補うことができます。しかし、均一な回転を必要とする用途では、代わりに等速ジョイント（CVジョイント）が一般的に使用されます。CVジョイントはより高度な設計ですが、同じ目的でより複雑な設計でもあります。
ユニバーサル・ジョイント・ドライブは、ドライブシャフトと中間サポートによって接続された1つまたは複数のユニバーサル・ジョイントで構成されます。
図1.ユニバーサル・ジョイント・ドライブの図：1、4、6...ドライブシャフト、2、5...ユニバーサルジョイント、3...コンペンセーティングコネクション、u1、u2...シャフト間の角度
一般に、ユニバーサルジョイントドライブは、ユニバーサルジョイント2および5、ドライブシャフト1、4および6、ならびに補償連結部3から構成される。ドライブシャフトは、車両フレームのクロスメンバに取り付けられた中間サポートに取り付けられることもあります。ユニバーサルジョイントは、軸が斜めに交差するシャフト間のトルク伝達を確実にします。ユニバーサルジョイントは、非等速タイプと等速タイプに分けられます。非等速ジョイントはさらに弾性タイプと剛性タイプに分類されます。等速ジョイントには、分割溝付きボールタイプ、分割レバー付きボールタイプ、カムタイプがあります。等速ジョイントは一般的に、先行制御される車輪の駆動部に取り付けられ、軸間の角度は45°に達することがあり、ユニバーサルジョイントの中心は車輪の回転軸と旋回軸の交点に一致しなければならない。
弾性ユニバーサルジョイントは、連結要素の弾性変形により、軸が2～3°の角度で交差するシャフト間でトルクを伝達します。剛性の高い非等速ジョイントは、剛性の高い部品の可動連結によって、あるシャフトから別のシャフトにトルクを伝達します。このジョイントは、2つのヨーク3、5から構成され、円筒形の穴に、連結要素であるクロス4の端部A、B、V、Gがベアリングに取り付けられています。ヨークは、シャフト1および2に固く連結されている。ヨーク5は、クロスの軸BGを中心に回転することができ、同時に、クロスと共に軸AVを中心に回転することができ、それによって、あるシャフトから別のシャフトへ、角度を変えながら回転を伝達することができる。
図2.剛性不均一速度ユニバーサルジョイントの図
シャフト7がその軸を中心に角度αだけ回転すれば、シャフト2は同じ周期で角度βだけ回転する。シャフト7とシャフト2の回転角度の関係は、次式で決定される。 tanα = tanβ * cosγここで、γはシャフトの軸が位置する角度である。この式は、角度βが角度αより小さいことも、等しいことも、大きいこともあることを示している。これらの角度の等しさは、シャフト7が90°回転するごとに生じる。したがって、シャフト1の回転が均一である場合、シャフト2の角速度は不均一であり、正弦波法則に従って変化する。シャフト2の回転の不均一性は、シャフト軸間の角度γが大きくなるにつれて大きくなります。
シャフト2の不均一な回転がユニットのシャフトに伝達されると、伝達時にさらなる脈動荷重が発生し、角度γとともに増加する。シャフト2の不均一な回転がユニットのシャフトに伝達されるのを防ぐために、ユニバーサルジョイント駆動では2つのユニバーサルジョイントが使用される。これらは角度γ1とγ2が等しくなるように設置され、不均一に回転するシャフト4に固定されたユニバーサルジョイントのフォークは同一平面上に配置される必要があります。
ユニバーサルジョイントドライブの主要部品の設計を図3に示す。不等速ユニバーサルジョイントは、クロス(3)で連結された2つのヨーク(1)から構成されています。片方のヨークにはフランジが付いていることがあり、もう片方はドライブシャフトチューブに溶接されているか、ドライブシャフトに接続するためのスプラインエンド(6)(またはスリーブ)が付いています。クロスのトラニオンは、ニードルベアリング(7)上の両ヨークの目に取り付けられている。各ベアリングはケース(2)に収納され、キャップでヨークの目に保持され、ワッシャーのタブでロックされた2本のボルトでヨークに取り付けられる。場合によっては、ベアリングはスナップリングでヨークに固定される。ベアリングに潤滑油を保持し、水や汚れから保護するために、ゴム製の自動締め付けシールがある。クロスの内部空洞は、グリース継手を介してグリースで満たされ、ベアリングに達する。クロスには通常、安全バルブがあり、クロス内に送り込まれるグリースの圧力によるシールの損傷から保護します。スプライン接続部(6)は、グリース継手(5)を使用して潤滑されます。
図3.剛性不均一速度ユニバーサルジョイントの詳細
剛性の高い非等速ユニバーサルジョイントで連結されたシャフトの軸間の最大角度は、通常20°を超えない。シャフト軸間の角度が0...2%の範囲で変化すると、クロスのトラニオンがニードルベアリングによって変形し、ユニバーサルジョイントがすぐに破損する原因となります。
高速軌道車のトランスミッションでは、最大1.5～2°の角度で軸が交差するシャフト間のトルク伝達を可能にするギヤカップリングタイプのユニバーサルジョイントがよく使用される。
ドライブシャフトは通常、特殊鋼のシームレスまたは溶接チューブを使用して管状に作られています。ユニバーサルジョイントのヨーク、スプラインスリーブ、またはチップはチューブに溶接されています。ドライブシャフトに作用する横荷重を軽減するため、ユニバーサルジョイントを組み立てた状態でダイナミックバランシングを行います。アンバランスは、バランシングプレートをドライブシャフトに溶接するか、ユニバーサルジョイントのベアリングキャップの下にバランシングプレートを取り付けることによって修正されます。工場でのユニバーサルジョイントドライブの組み立てとバランシング後のスプライン接続部品の相対位置は、通常特別なラベルでマークされます。
ユニバーサルジョイントドライブのコンペンセーティングコネクションは、通常スプラインコネクションの形で作られ、ユニバーサルジョイントドライブ部品の軸方向の動きを可能にします。これは、ユニバーサルジョイントドライブのスプラインスリーブに嵌合するスプラインチップで構成されています。潤滑は、グリース継手を介してスプライン接続部に導入されるか、組み立て時に塗布され、車両の長期使用後に交換されます。グリースの漏れや汚染を防ぐために、一般的にシールとカバーが取り付けられています。
長いドライブシャフトの場合、ユニバーサルジョイントドライブには通常中間サポートが使用されます。中間サポートは通常、車両フレームのクロスメンバにボルトで固定されたブラケットで構成され、その中にボールベアリングがゴム製の弾性リングに取り付けられている。ベアリングは両側がキャップで密閉され、潤滑装置が付いています。ゴム製の弾性リングは、フレームの変形によって生じる可能性のある組み立ての不正確さやベアリングのずれを補正するのに役立ちます。
ニードルベアリング付きユニバーサルジョイント（図4a）は、ヨーク、クロス、ニードルベアリング、シールで構成されている。ニードルベアリング付きカップは、クロスのトラニオンに取り付けられ、シールで密封される。カップはスナップリングまたはキャップでヨークに固定され、ネジで固定される。ユニバーサルジョイントの潤滑は、クロスの内部ドリルからグリース継手を介して行われます。安全弁は、ジョイント内の過剰な油圧を除去するために使用されます。駆動ヨークが均一に回転している間、従動ヨークは不均一に回転します：1回転に2回、駆動ヨークより進んだり遅れたりします。不均一な回転をなくし、慣性荷重を減らすために、2つのユニバーサルジョイントが使用される。
前駆動輪への駆動には、等速ユニバーサルジョイントが取り付けられている。GAZ-66およびZIL-131車両の等速ジョイント駆動は、ヨーク2、5（図4b）、4つのボール7、および中央のボール8で構成されています。駆動ヨーク2は内側のアクスルシャフトと一体であり、従動ヨークは外側のアクスルシャフトと一緒に鍛造され、その先端にホイールハブが固定されています。ヨーク2からヨーク5への駆動モーメントは、ヨークの円形溝に沿って動くボール7を介して伝達されます。中央のボール8はヨークの中心を決める役割を果たし、スタッド3、4によって固定されています。ヨーク2、5の回転周波数は、ヨークに対する機構の対称性により同じです。シャフトの長さの変更は、ヨークとシャフトの自由スプライン接続によって保証されます。
図 4.ユニバーサルジョイント: a - ユニバーサルジョイント: 1 - キャップ; 2 - カップ; 3 - ニードルベアリング; 4 - シール; 5, 9 - ヨーク; 6 - 安全バルブ; 7 - クロス; 8 - グリースフィッティング; 10 - ねじ; b - 等速ユニバーサルジョイント: 1 - インナーアクスルシャフト; 2 - 駆動ヨーク; 3, 4 - スタッド; 5 - 従動ヨーク; 6 - アウターアクスルシャフト; 7 - ボール; 8 - 中央ボール
2.ユニバーサル・ジョイント・ドライブの故障
ユニバーサル・ジョイント・ドライブの不具合は、通常、車両の走行中、特にギア間のシフトチェンジやエンジン・クランクシャフト・スピードの急激な上昇時（例えば、エンジン・ブレーキから加速への移行時）に発生するユニバーサル・ジョイントの鋭いノックとして現れます。ユニバーサルジョイントの故障の兆候として、高温（100℃以上）への加熱が考えられます。これは、ユニバーサルジョイントのブッシュやトラニオン、ニードルベアリング、クロス、スプライン接続部が著しく摩耗し、ユニバーサルジョイントのミスアライメントやニードルベアリングへの大きな衝撃アキシャル荷重が発生するために起こります。ユニバーサルジョイントのクロスのコルクシールの損傷は、トラニオンとそのベアリングの急速な摩耗につながります。
メンテナンスの際、ユニバーサルジョイントドライブは、ドライブシャフトを手で両方向に鋭く回転させてチェックします。シャフトの自由回転の程度によって、ユニバーサルジョイントとスプライン接続部の摩耗が決まる。8～10,000キロメートルごとに、ギアボックスのドリブン・シャフト・フランジとメイン・トランスミッション・ギアのドライブ・シャフトとエンド・ユニバーサル・ジョイントのフランジとのボルト接続の状態、およびドライブ・シャフトの中間サポートの締め付けを点検する。スプライン接続部のラバーブーツとユニバーサルジョイントクロスのコルクシールの状態もチェックする。すべての締め付けボルトは完全に締め付けること（締め付けトルク8～10kgf-m）。
ユニバーサルジョイントのニードルベアリングは、トランスミッションユニットに使用される液体オイルで潤滑される。ほとんどの車両のスプライン接続部は、グリース（US-1、US-2、1-13など）で潤滑される。一部の車両では、スプライン接続部はトランスミッションオイルで潤滑される。中間サポートベアリングは、ゴムスリーブに取り付けられており、工場での組み立て時に潤滑されるため、実質的に潤滑の必要はない。ZIL-130車両のサポートベアリングには、定期メンテナンス時（1100～1700kmごと）に圧力継手からグリースが注入されます。
図5.ユニバーサルジョイントドライブ：1...ドライブシャフト固定用フランジ、2...ユニバーサルジョイントクロス、3...ユニバーサルジョイントヨーク、4...スライディングヨーク、5...ドライブシャフトチューブ、6...ニードルローラーベアリング（クローズドエンド付き
ユニバーサルジョイントドライブは、中空シャフトで接続されたニードルベアリング付き2つのユニバーサルジョイントと、インボリュートスプライン付きスライディングヨークで構成されています。汚れから確実に保護し、スプライン接続部に良好な潤滑を提供するため、ギアボックスのセカンダリシャフト(2)に接続されたスライディングヨーク(6)は、ギアボックスハウジングに取り付けられた延長部(1)に配置されています。さらに、スプライン接続部のこの位置（ジョイント間のゾーンの外側）は、ユニバーサルジョイントドライブの剛性を著しく高め、摺動スプライン接続部が磨耗したときのシャフト振動の可能性を低減します。
ドライブシャフトは薄肉の電気溶接チューブ(8)でできており、その両端には2つの同じヨーク(9)が圧入され、アーク溶接されています。クロス(25)のニードルベアリングハウジング(18)は、ヨーク(9)の目に圧入され、スプリング止め輪(20)で固定されています。各ユニバーサルジョイントベアリングには22本のニードル(21)が入っています。クロスの突出したトラニオンには、スタンプキャップ(24)が圧入され、その中にコルクリング(23)が取り付けられています。ベアリングの潤滑は、クロスの中央にあるねじ穴にねじ込まれたアンギュラ・グリース・フィッティング(17)を使って行われ、クロスのトラニオンの貫通溝に接続されています。ユニバーサルジョイントクロスの反対側には、安全弁(16)がその中央にあり、クロスとベアリングにグリースを充填する際に余分なグリースを放出し、運転中にクロス内部に圧力がかかるのを防ぐように設計されています（バルブは約3.5kg/cm²の圧力で作動します）。安全弁が必要なのは、クロス内部の過剰な圧力上昇がコルクシールの損傷（押し出し）につながる可能性があるためです。
図6.ドライブシャフトアセンブリ：1...ギアボックスの延長部、2...ギアボックスのセカンダリシャフト、3および5...ダートディフレクタ、4...ゴムシール、6...スライディングヨーク、7...バランスプレート、8...ドライブシャフトチューブ、9...ヨーク、10...フランジヨーク、11...ボルト、12...リアアクスルドライブギアのフランジ；13...スプリングワッシャー; 14...ナット; 15...リアアクスル; 16...安全バルブ; 17...アンギュラーグリースフィッティング; 18...ニードルベアリング; 19...ヨークアイ; 20...スプリングリテーニングリング; 21...ニードル; 22...トロイダルエンドワッシャー; 23...コルクリング; 24...スタンプキャップ; 25...クロス
両方のユニバーサルジョイントで組み立てられたドライブシャフトは、バランスプレート(7)をチューブに溶接することで、両端で注意深く動的にバランスされます。したがって、シャフトを分解するときは、すべての部品に注意深く印を付け、元の位置に組み立てることができるようにしてください。この指示に従わないと、シャフトのバランスが崩れて振動が発生し、トランスミッションや車体を損傷する恐れがあります。個々の部品が摩耗した場合、特に衝撃によってチューブが曲がり、組み立て後にシャフトの動的バランスが取れなくなった場合は、シャフト全体を交換する必要があります。
ドライブシャフトに起こりうる故障とその原因、解決策
| 故障の原因 | ソリューション |
|---|---|
| ドライブシャフトの振動 | |
| 1.障害物によるシャフトの曲がり | 1.組み立てられたシャフトをまっすぐにし、動的バランスをとるか、組み立てられたシャフトを交換する。 |
| 2.ベアリングとクロスの摩耗 | 2.ベアリングとクロスを交換し、組み立てたシャフトの動的バランスをとる。 |
| 3.エクステンションブッシュとスライディングヨークの摩耗 | 3.エクステンションとスライディングヨークを交換し、組み立てたシャフトの動的バランスをとる。 |
| 発進時および惰性走行時のノック | |
| 1.スライディングヨークスプラインまたはセカンダリギアボックスシャフトの摩耗 | 1.摩耗した部品を交換する。スライディング・ヨークを交換する際は、組み立てたシャフトの動的バランスをとる。 |
| 2.フランジヨークをリアアクスルドライブギアの フランジに固定しているボルトの緩み。 | 2.ボルトを締める |
| ユニバーサルジョイントシールからのオイルスロー | |
| ユニバーサルジョイントのシールにおけるコルクリングの摩耗 | 再組み立ての際、すべてのドライブシャフト部品の相対位置を維持しながら、コルクリングを交換する。クロスとベアリングに摩耗がある場合は、ベアリングとクロスを交換し、組み立てたシャフトの動的バランスをとる。 |
3.ドライブシャフトのバランシング
ドライブシャフトを修理して組み立てた後、機械で動的にバランスをとる。バランシングマシンの設計のひとつを図7に示す。マシンは、プレート（18）、4本の垂直弾性ロッド（3）に取り付けられた振り子フレーム（8）で構成され、水平面内での振動を保証します。ブラケット(4)に固定されたブラケットと前部主軸台(9)は、振り子フレーム(8)の縦管に取り付けられている。後部主軸台(6)は可動トラバース(5)上にあり、異なる長さのドライブシャフトの動的バランスをとることができます。主軸台スピンドルは精密ボールベアリングに取り付けられています。フロント主軸台(9)のスピンドルは、マシンベースに設置された電気モーターによって、Vベルトドライブと中間シャフトを介して駆動され、その上にリム(10)(目盛盤)が取り付けられています。さらに、格納式ロックピン(17)を備えた2つのスタンド(15)がマシンプレート(18)上に設置され、ドライブシャフトの前端または後端のバランスに応じて振り子フレームの前端と後端の固定を保証します。
図7.ドライブシャフト用のダイナミックバランシングマシン
1-クランプ、2-ダンパー、3-弾性ロッド、4-ブラケット、5-可動式トラバース、6-後主軸台、7-クロスバー、8-振り子フレーム、9-前主軸台、10-リムディスク、11-ミリボルトメーター、12-整流子-整流子軸のリム、13-磁気センサー、14-固定スタンド、15-固定台、16-サポート、17-固定台、18-支持板
固定スタンド(14)はマシンプレートの後部に取り付けられ、その上に磁電センサー(13)が設置され、ロッドが振り子フレームの両端に接続されている。フレームの共振振動を防ぐため、ブラケット(4)の下にはオイルを満たしたダンパー(2)が取り付けられている。
ダイナミックバランシングでは、スライディングヨークを備えたドライブシャフトアセンブリがマシンに取り付けられ、固定されます。ドライブシャフトの一端は、フランジヨークによってフロントドライビングヘッドストックのフランジに接続され、もう一端はスライディングヨークのサポートネックによってリアヘッドストックのスプラインスリーブに接続される。その後、ドライブシャフトの回転のしやすさを確認し、機械の振り子フレームの一端を固定装置で固定する。機械を始動させた後、整流器の手足を反時計回りに回転させ、ミリボルトメーターの針をその最大値にする。ミリボルトメーターの読みは，不均衡の大きさに対応する。ミリボルトメーターの目盛りは，グラム・センチメートルまたはカウンターウェイトのグラム数で表示される。整流子リムを反時計回りに回転させ続けると、ミリボルトメーターの読みがゼロになり、マシンが停止する。整流器リムの読みに基づき、角度変位（不均衡変位の角度）が決定され、手動でドライブシャフトを回転させることにより、この値が中間シャフトリムに設定される。バランスプレートの溶接位置は、ドライブシャフトの上部になり、補正面では下部に加重部ができる。その後、バランスプレートを取り付け、溶接部から10mmの距離で細い針金で縛り、機械を始動させ、プレートとドライブシャフト端部のバランスをチェックする。アンバランスは70gcm以下でなければならない。次に、一方の端部を解放し、振り子フレームの他方の端部を固定スタンドで固定し、ドライブシャフトの他方の端部の動的バランシングを上述の技術シーケンスに従って行う。
ドライブシャフトにはいくつかのバランシング機能があります。ほとんどの部品では、ダイナミックバランシングのベースはサポートネック（電気モーターのローター、タービン、スピンドル、クランクシャフトなど）ですが、ドライブシャフトの場合はフランジです。組み立ての際、さまざまな接続部に避けられない隙間が生じ、アンバランスが生じます。バランシング中に最小のアンバランスを達成できない場合、シャフトは不合格になります。バランシングの精度は、以下の要因に影響されます：
- ドライブシャフト・フランジのランディング・ベルトと左右のサポート・ヘッドストックのクランプ・フランジの内孔との接続部に隙間があること；
- フランジのベース面の半径方向および端部の振れ；
- ヒンジとスプライン接続部の隙間。スプライン接続部の空洞にグリースがあると、「フローティング」アンバランスになることがあります。それが必要なバランス精度を達成することを妨げる場合、ドライブシャフトはグリースなしでバランスされます。
アンバランスの中には、完全に修正できないものもあります。ドライブシャフトのユニバーサルジョイントに摩擦の増加が見られる場合、補正面の相互影響が大きくなります。これは、バランシングの性能と精度の低下につながります。
OST 37.001.053-74によると、以下の不均衡基準が確立されている：2つのジョイント（2サポート）を持つドライブシャフトは動的にバランスされ、3つのジョイント（3サポート）を持つドライブシャフトは中間サポートで組み立てられる；5kgを超えるドライブシャフトとカップリングのフランジ（ヨーク）は、シャフトまたはカップリングを組み立てる前に静的にバランスされる；両端のドライブシャフトまたは3ジョイントドライブシャフトの中間サポートの残留不均衡基準は、特定の不均衡によって評価される；
シャフトの各端または中間サポートでの最大許容残留アンバランス規範は、バランシングスタンド上の任意の位置での3ジョイントドライブシャフトと同様に、超えてはならない：乗用車と小荷重トラック（1トンまで）と超小型バスのトランスミッションのために-6 g-cm/kg、残りのために-10 g-cm/kg。ドライブシャフトまたは3ジョイントドライブシャフトの最大許容残留アンバランス規範は、最大車速でのトランスミッション内の周波数に対応する回転周波数でバランシングスタンド上で確保されるべきである。
積載量4トン以上のトラック、小型バス、大型バスのドライブシャフトと3ジョイントドライブシャフトについては、バランシングスタンドの回転周波数を、最高車速におけるトランスミッションシャフトの回転周波数の70%まで下げることが認められている。OST 37.001.053-74によると、ドライブシャフトのバランシング回転周波数は等しくなければならない：
nb = (0.7 ... 1.0) nr,
ここでb - バランシング回転数（スタンドの主要技術データに対応、n=3000 min-1; nr - 最大使用回転数（分-1.
実際には、ジョイントとスプライン接続に隙間があるため、ドライブシャフトは推奨された回転数ではバランスを取ることができません。この場合、別の回転数を選択し、その回転数でバランスをとる。
4.ドライブシャフト用の最新のバランシングマシン
図8.長さ2メートル、重量500キロまでのドライブシャフト用のバランシングマシン
このモデルには2つのスタンドがあり、2つの補正平面でバランスを取ることができる。
長さ4200mm、重量400kgまでのドライブシャフト用のバランシングマシン
図9.長さ4200mm、重量400kgまでのドライブシャフト用のバランシングマシン
このモデルには4つのスタンドがあり、4つの補正平面で同時にバランスを取ることができる。
図10.ドライブシャフトの動的バランシングのための水平ハードベアリングバランシングマシン
1 - バランスアイテム（ドライブシャフト）; 2 - マシンベース; 3 - マシンサポート; 4 - マシンドライブ; マシンサポートの構造要素を図 9 に示す。
図11.ドライブシャフトの動的バランシングのためのマシンサポート要素
1 - 左非調整式サポート; 2 - 中間調整式サポート(2個); 3 - 右非調整式固定サポート; 4 - サポートフレームロックハンドル; 5 - 可動式サポートプラットフォーム; 6 - サポート垂直調整ナット; 7 - 垂直位置ロックハンドル; 8 - サポートクランプブラケット; 9 - 中間ベアリング可動式クランプ; 10 - クランプロックハンドル; 11 - クランプブラケットロック; 12 - アイテム取り付け用ドライブ(リーディング)スピンドル; 13 - ドライブスピンドル
5.ドライブシャフトのバランシングの準備
以下では、マシンサポートのセットアップと、マシンサポートへのバランスアイテム（4サポートドライブシャフト）の取り付けについて考える。
図12.バランシングマシンのスピンドルへの移行フランジの取り付け
図13 バランシングマシンのサポートへのドライブシャフトの取り付けバランシングマシンのサポートへのドライブシャフトの取り付け
図 14.バランシングマシンのサポート上でバブルレベルを使用してドライブシャフトを水平にする
図15.ドライブシャフトの垂直方向の変位を防ぐためにバランシングマシンの中間サポートを固定する。
アイテムを手動で一回転させる。サポートに引っかかることなく、自由に回転することを確認する。この後、機械の機械部分がセットアップされ、アイテムの取り付けが完了する。
6.ドライブシャフトのバランシング手順
バランシングマシンでのドライブシャフトのバランシングのプロセスは、例としてBalanset-4測定システムを使用して検討されます。Balanset-4は、独自のベアリングで回転するか、バランシングマシンに取り付けられたローターの1つ、2つ、3つ、4つの補正平面でバランシングするために設計されたポータブルバランシングキットです。この装置には、最大4つの振動センサー、位相角センサー、4チャンネルの測定ユニット、ポータブルコンピュータが含まれています。
測定、処理、修正ウェイトの大きさと位置に関する情報の表示を含むバランシングプロセス全体は自動的に実行され、ユーザーは提供された指示以上のスキルや知識を持つ必要はありません。すべてのバランシング作業の結果は、バランシングアーカイブに保存され、必要に応じてレポートとして印刷することができます。バランシングに加えて、Balanset-4は通常の振動タコメーターとしても使用でき、4つのチャンネルで全振動の二乗平均平方根(RMS)値、振動の回転成分のRMS、ローターの回転周波数の制御を測定できます。
さらに、この装置は、振動速度による時間関数と振動スペクトルのグラフを表示することができ、バランス機械の技術的な状態を評価するのに役立ちます。
図16.ドライブシャフトバランシングマシンの測定および計算システムとして使用するためのBalanset-4デバイスの外観図
図17.ドライブシャフトバランシングマシンの測定および計算システムとしてのBalanset-4デバイスの使用例
図18.バランセット-4デバイスのユーザー・インターフェース
Balanset-4デバイスは、振動（振動加速度）を測定するための振動加速度計と力センサーの2種類のセンサーを装備することができます。振動センサーは、ポスト共振タイプのバランシングマシンで動作するために使用され、力センサーは、プレ共振タイプのマシンで使用されます。
図19.バランシングマシンのサポートへのBalanset-4振動センサーの取り付け
センサーの感度軸の方向は、支持体の振動変位方向（この場合は水平方向）と一致させる。センサーの取り付けに関する詳細は、「BALANCING ROTORS IN OPERATING CONDITIONS」を参照してください。力センサーの取り付けは、機械の設計上の特徴によって異なります。
- バランシングマシンのサポートに振動センサー1、2、3、4を取り付けます。
- 振動センサーをコネクター X1、X2、X3、X4 に接続します。
- 位相角センサー（レーザー・タコメーター）5を、バランス・ローターのラジアル（または端）面とセンサー・ハウジングの間の公称ギャップが10～300mmの範囲になるように取り付けます。
- 少なくとも幅10～15 mmの反射テープマークをローター表面に貼り付ける。
- 位相角センサーをコネクターX5に接続する。
- 測定ユニットをコンピュータのUSBポートに接続します。
- 主電源を使用する場合は、コンピューターを電源ユニットに接続してください。
- 電源装置を220V、50Hzのネットワークに接続する。
- コンピュータの電源を入れ、"BalCom-4 "プログラムを選択する。
- F12-four-plane "ボタン（またはコンピュータ・キーボードのF12ファンクション・キー）を押して、測定ユニットの入力X1、X2、X3、X4にそれぞれ接続された振動センサ1、2、3、4を使って4つの平面の振動を同時に測定するモードを選択します。
- 図16に示すように、4つの測定チャンネルで同時に振動を測定するプロセス（または4つの平面でバランスをとるプロセス）を示すニーモニック図がコンピュータのディスプレイに表示されます。
バランシングを行う前に、振動計モード（F5ボタン）で測定を行うことをお勧めします。
図20.振動計モードの測定結果
振動の大きさの合計 V1s (V2s) が回転成分の大きさ V1o (V2o) とほぼ一致する場合、機構の振動の主な寄与はローターのアンバランスによるものであると推測できます。振動の大きさの合計V1s (V2s)が回転成分V1o (V2o)を大きく超える場合は、ベアリングの状態の確認、基礎への確実な取り付け、回転中にロータが固定部品に接触しないことの確認、他の機構からの振動の影響の検討など、機構の点検を行うことを推奨する。
グラフ-スペクトル解析」モードで得られる時間関数グラフと振動スペクトルの研究は、ここで役に立つ。
図21.振動の時間関数とスペクトルのグラフ
グラフは、どの周波数で振動レベルが最も高いかを示しています。これらの周波数が、バランスされたメカニズムのローターの回転周波数と異なる場合、バランスする前に、これらの振動成分の原因を特定し、それらを除去する対策を講じる必要がある。
また、振動計モードでの測定値の安定性にも注意を払うことが重要です。測定中に振動の振幅と位相が 10-15% 以上変化してはなりません。そうでなければ、機構が共振領域付近で動作している可能性があります。この場合、ローター速度を調整する必要があります。
Primary" モードで 4 平面バランシングを実行するときは、5 回の較正実行と、少なくとも 1 回のバランスされたマシンの検証実行が必要です。トライアルウェイトなしの最初のマシン運転中の振動測定は、"4-Plane Balancing "ワークスペースで実行されます。その後の実行は、各補正平面（バランシングマシンの各サポートの領域）のドライブシャフトに順次取り付けられたトライアルウェイトを使用して実行されます。
その後の各運転の前に、以下のステップを踏むべきである：
- バランスマシンのローターの回転を止める。
- 先に取り付けた試走用ウェイトを取り外します。
- トライアルウェイトを次の機体に取り付ける。
図23.つのプレーンバランシングワークスペース
各測定終了後、ローターの回転周波数（Nオブ)、および実効値(Vo1, Vo2, Vo3, Vo4)と位相(F1, F2, F3, F4)は、プログラムウィンドウの対応するフィールドに保存されます。5 回目の実行（平面 4 の加重）の後、"Balancing Weights "ワークスペース（図 24 を参照） が表示され、計算された質量（M1, M2, M3, M4)と設置角度(f1, f2, f3, f4)のアンバランスを補正するために、4つの平面でローターに設置する必要がある補正ウェイト。
図24.4つの平面における補正重みのパラメータを計算したワークスペース
注目してほしい！:バランスマシンの5回目の運転で測定が終わったら、ローターの回転を止め、前に取り付けた試運転用のウェイトを取り外す必要があります。この後初めて、ローターへの補正ウェイトの取り付け（または取り外し）に進むことができます。
極座標系におけるローター上の補正ウェイトを追加（または削除）する角度位置は、トライアルウェイトの設置位置から測定する。角度測定方向はローターの回転方向と一致する。ブレードによるバランス調整の場合、条件付きで第1ブレードとみなされるバランスロータのブレードは、試行ウェイト設置位置と一致する。コンピュータのディスプレイに表示されるブレードの番号方向は、ロータの回転方向に従う。
このバージョンのプログラムでは、補正ウェイトがローターに追加されることがデフォルトで想定されています。これは "Add "フィールドに設定されたマークで示されます。アンバランスを修正するためにウェイトを取り外す必要がある場合は（ドリルなどで）、"Remove "フィールドのマークをマウスで設定します。
バランスされたローターに補正ウェイトを取り付けた後、"Exit - F10 "ボタン（またはコンピュータのキーボードのF10ファンクションキー）を押して、前の "4-Plane Balancing "ワークスペースに戻り、バランシング作業の効果を確認します。検証の実行が完了すると、ローターの回転周波数（Nオブ)と実効値(Vo1, Vo2, Vo3, Vo4)と位相(F1, F2, F3, F4)が保存されます。同時に、"Balancing Weights "ワークスペース（図 21 を参照）が "4-Plane Balancing "ワークスペースの上に表示され、残留アンバランスを補正するためにローターに取り付ける（または取り外す）必要がある追加補正ウェイトの計算されたパラメータが表示されます。さらに、このワークスペースには、バランシング後に達成された残留アンバランスの値が表示されます。バランスされたローターの残留振動や残留アンバランスの値が、技術文書で指定された許容要件を満たしている場合、バランシングプロセスは完了します。そうでなければ、バランシングプロセスを継続することができます。この方法は、バランスされたローターに補正ウェイトを取り付ける（取り外す）ときに発生する可能性のある連続的な近似によって起こりうる誤差を修正することを可能にします。
バランシング・プロセスを続行する場合は、"Balancing Weights "ワークスペースで指定されたパラメータに従って、バランス・ローターに追加の補正ウェイトを取り付ける（または取り外す）必要があります。
Coefficients - F8 "ボタン（またはコンピューターキーボードのF8ファンクションキー）は、5回の較正実行の結果から計算されたローターバランス係数（動的影響係数）を表示し、コンピューターのメモリーに保存するために使用します。
7.リジッドローターの推奨バランシング精度クラス
表 2.リジッドローターの推奨バランシング精度クラス。
リジッドローターの推奨バランシング精度クラス
| 機械の種類（ローター） | バランシング精度クラス | 値 eper Ω mm/s |
|---|---|---|
| 大型舶用低速ディーゼルエンジン（ピストン速度9m/s以下）用の駆動クランクシャフト（構造的にアンバランスなもの） | G 4000 | 4000 |
| 大型舶用低速ディーゼルエンジン（ピストン速度9m/s以下）用ドライブクランクシャフト（構造バランス型） | G 1600 | 1600 |
| 防振装置上の駆動クランクシャフト（構造的にアンバランス | G 630 | 630 |
| リジッドサポート上の駆動クランクシャフト（構造的にアンバランス | G 250 | 250 |
| 乗用車、トラック、機関車用に組み立てられた往復動エンジン | G 100 | 100 |
| 自動車部品：ホイール、ホイールリム、ホイールセット、トランスミッション | ||
| 防振台上の駆動クランクシャフト（構造的にバランスされている | G 40 | 40 |
| 農業機械 | G 16 | 16 |
| リジッドサポートのドライブクランクシャフト（バランス型 | ||
| 粉砕機 | ||
| ドライブシャフト（ドライブシャフト、スクリューシャフト） | ||
| 航空機用ガスタービン | G 6.3 | 6.3 |
| 遠心分離機（セパレーター、セトラー） | ||
| 最大公称回転速度が毎分950回転までの電動機および発電機（シャフトの高さが80mm以上）。-1 | ||
| シャフトの高さが80mm以下の電気モーター | ||
| ファン | ||
| ギアドライブ | ||
| 汎用機 | ||
| 金属切断機 | ||
| 製紙機械 | ||
| パンプス | ||
| ターボチャージャー | ||
| 水車 | ||
| コンプレッサー | ||
| コンピュータ制御ドライブ | G 2.5 | 2.5 |
| 最大公称回転速度が950 minを超える電動機および発電機（シャフトの高さが80 mm以上のもの-1 | ||
| ガスタービンおよび蒸気タービン | ||
| 金属切断機のドライブ | ||
| 繊維機械 | ||
| オーディオ・ビデオ機器のドライブ | G 1 | 1 |
| 研削盤ドライブ | ||
| 高精度機器のスピンドルとドライブ | G 0.4 | 0.4 |
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