ダイナミックバランシングとは何ですか?

200kgの粉砕機ローターから5gの歯科用ドリルスピンドルに至るまで、あらゆる回転部品には残留アンバランスが存在します。製造公差、材料のばらつき、腐食、堆積物などにより、質量中心は幾何学的な回転軸からずれてしまいます。その結果、回転数の2乗に比例して遠心力が増加します。回転数が2倍になると、遠心力は4倍になります。.

半径150mmでわずか10gのアンバランスを持つローターが3,000rpmで回転すると、約150Nの回転力が発生します。これは、数週間でベアリングを破壊するのに十分な力です。ダイナミックバランシングは、この力を国際規格（ISO 21940-11、旧ISO 1940）で規定されたレベルまで低減し、ベアリング寿命を数か月から数年に延長し、振動によるダウンタイムを削減します。.

静的バランスと動的バランス

単面

スタティック・バランス

ローターの重心は回転軸からオフセットされており、 1機の飛行機. ナイフエッジサポートに置くと、重い側が下に転がります。回転しなくてもこれを検出できます。.

修正： 重心点の反対側の単一の角度位置で質量を追加または除去します。補正面は1つで十分です。.

適用対象: 直径が幅の 7 倍を超える狭い円盤状の部品 - フライホイール、研削ホイール、単板インペラ、鋸刃、ブレーキ ディスク。.

2機の飛行機

ダイナミック・バランス

2つ（またはそれ以上）の質量オフセットが 異なる平面 ローターの長さに沿って振動する。静的には打ち消し合うかもしれないが（ローターはナイフエッジの上で静止している）、 揺れるカップル 回転時。回転なしではこの偶力を検出したり修正したりすることはできません。.

修正： 2つの別々の平面に2つの補正錘を配置します。この装置は、影響係数マトリックスから各平面の質量と角度を計算します。.

適用対象: 細長いローター - シャフト、幅広のインペラーを備えたファン、マルチャーローター、ローラー、多段ポンプインペラー、タービン。.

4つの不均衡の種類

ISO 21940‑11は、4つの基本的なアンバランスパターンを区別しています。どのパターンが支配的であるかを理解することで、適切なバランス調整戦略を選択するのに役立ちます。.

実際には、現場で遭遇するほぼすべてのローターは、力と偶力成分の組み合わせである動的アンバランスを抱えています。そのため、薄板状ではないローターでは、2面バランス調整がデフォルトの手順となります。.

単面バランスと二面バランスの使い分け

決定的な要因はローターの 形状比L/D （軸長さ対外径）とその動作速度を組み合わせたものです。.

ISO 21940‑11 天びん品質等級

ISO 21940-11（ISO 1940-1の後継）は、回転機械の各クラスに バランス品質グレードG, は、ローターの重心の最大許容速度（mm/s）として定義されます。許容残留比不釣合いは、 e_あたり (g·mm/kg)はグレードと動作速度から算出されます。

実例: ファンローター

遠心ファンローターの重量は80kg、回転速度は1,450rpm、補正半径は250mmです。必要な等級はG 6.3です。.

関連規格: ISO 21940‑11 （リジッドローター）, ISO 21940‑12 （フレキシブルローター）, ISO 10816‑3 （振動の厳しさの限界）、, ISO 1940 (レガシーの前身)。.

7段階のフィールドバランシング手順

これは、2平面フィールドバランスをとるための影響係数法であり、次のような携帯機器で適用されます。 バランスト1A. 同じロジックは、任意の 2 チャンネル バランシング アナライザーでも機能します。.

1

ローターの準備とセンサーの取り付け

ベアリングハウジングの汚れやグリースをきれいに拭き取ります。センサーは金属面と面一にする必要があります。振動センサー1をベアリングハウジングに取り付けます。 飛行機1 （通常は駆動側）。センサー2を近くに取り付けます。 飛行機2 （非駆動側）。レーザータコメーターのシャフトに反射テープを取り付けます。すべてのケーブルを計測ユニットに接続します。.

2

初期振動の測定（実行0）

ローターを始動し、安定した動作速度まで回転させます。計測器は両方のセンサーで同時に振動振幅（mm/s）と位相角（°）を測定します。これが ベースライン — 処理前のローターの「病状」。値を記録し、機械を停止します。.

現場でのヒント：回転数が安定してから少なくとも10～15秒待ってから録画してください。最初の数秒で熱変動や気流は落ち着きます。.

3

平面1に試験用重量を取り付ける（実行1）

ローターを止めて 試用重量 平面1の任意の角度位置に既知の質量を置きます。この位置を明確にマークしてください。これは、後で角度測定を行う際の0°の基準となります。ローターを再起動し、両方のセンサーの振動を記録します。これで、機器は平面1に質量が加えられたときにローターの振動場がどのように変化するかを認識します。.

現場でのヒント：ローターの縁にワッシャー付きのボルトを締め付けるか、ナット付きのホースクランプを使用して素早く固定してください。試験用重りは、測定可能な振動変化（%以上の振幅変化、またはいずれかのセンサーで30°以上の位相シフト）を生じさせる必要があります。.

⚖

試用重量はどのくらいにすべきでしょうか? 経験式を使用します。 M t = M r × K / (R t × (N/100)²) ここでM_r = ローター質量（g）、K = 支持剛性係数（1～5、平均には3を使用）、R_t = 設置半径（cm）、N = 回転数。または、 オンライン試用体重計算機 — ローターのパラメータを入力すると、推奨質量が即座に得られます。.

4

試験用重量を平面2に移動する（実行2）

ローターを停止します。平面1から試験用重りを取り外します。同じ試験用重り（または質量が既知の類似重り）を平面2の任意の位置に取り付けます。この2つ目の基準点に印を付けます。計測を再開し、両方のセンサーの振動を記録します。これで、計測器は完全な影響係数マトリックス（どちらの平面の不平衡とどちらのセンサーの振動を結び付ける4つの複素係数）を取得します。.

フィールドのヒント: 平面 2 で異なる試験用重量質量を使用する場合は、ソフトウェアに正しい値を入力します。計算は自動的に調整されます。.

5

修正重みを計算する

この機器は影響係数の方程式を解き、次を表示します。 質量（g） そして 角度（°） 平面1の場合は質量（g）、平面2の場合は角度（°）です。角度は、試験用ウェイトの位置からローターの回転方向に向かって測定されます。ソフトウェアに「削除」と表示された場合は、修正用ウェイトを「追加」位置の180°反対に移動させる必要があることを意味します。.

6

補正重みのインストール

平面2から試錘を取り外します。計算された質量に一致する補正錘を製作または選択します。試錘の基準マークから回転方向の角度を測定します。機械の種類と速度に応じて、溶接、ホースクランプ、セットスクリュー式錘、またはボルトなどを使用して、補正錘をしっかりと固定します。.

現場のヒント: 正確な角度で重りを配置できない場合 (ボルト穴しか使用できない場合など) は、重り分割機能を使用します。計測器は、補正ベクトルを最も近い使用可能な位置の 2 つのコンポーネントに分解します。.

7

残高の確認（チェック実行）

ローターを再起動し、最終的な振動を記録します。最初の基準値と、機械クラスのISO 21940-11許容値と比較します。振動が仕様範囲内であれば、作業は完了です。そうでない場合は、機器で振動の測定を行うことができます。 トリムラン — 既存の影響係数を使用して、新しい試行重みなしで小さな追加補正を計算します。.

現場のヒント：通常は1回のトリム実行で十分です。2回以上のトリムが必要な場合は、実行間で何らかの変化があった可能性があります。重量の緩み、熱膨張、速度の変動などがないか確認してください。.

試験重量計算

試験荷重は、顕著な振動変化を生じさせるのに十分な重さでありながら、ベアリングに過負荷をかけたり危険な状態を引き起こしたりしない程度に軽くなければなりません。標準的な経験式は、ローター質量、補正半径、動作速度、支持剛性を考慮しています。

手計算は面倒ですか？ オンライン試用体重計算機 ↗ — ローターのパラメータ、サポート タイプ、振動レベルを入力すると、推奨質量が即座に得られます。.

実例（K = 3、平均剛性）

補正角度測定

バランス計は平面ごとに 2 つの数値を出力します。 質量 （重さはどれくらいか） 角度 （どこに置くか）。角度は常に試験用ウェイトの位置を基準にしています。.

角度の測り方

• 基準点（0°）: 試運転前に、試運転用の重りを置いた角度位置をローターに明確に印を付けてください。.
• 測定方向: 常にローターの回転方向です。.
• 角度を読む： 計器は平面 1 の場合は角度 f₁ を、平面 2 の場合は角度 f₂ を表示します。試用重量マークから、回転方向にその角度を数えます。そこが修正重量が入る位置です。.
• 質量を除去する場合: 修正を、示された「追加」位置の 180° 反対に配置します。.

固定位置への重量分割

ローターにあらかじめ穴が開けられていたり、固定された取り付け位置（ファンブレードボルトなど）がある場合、計算された角度で正確にウェイトを配置できない場合があります。Balanset-1Aには、 重み分割機能: 最も近い2つの位置の角度を入力すると、ソフトウェアは単一の補正ベクトルをそれらの位置における2つの小さな重みに分解します。これらの重みを合わせた効果は、元のベクトルと一致します。.

補正面とセンサーの配置

補正面とは、ローターの軸方向の位置で質量を追加または除去する位置です。センサーは最も近いベアリングで振動を測定します。いくつかの重要なルールがあります。

• センサーはベアリングハウジングに取り付けられます — ラジアル方向（水平が推奨）で、できるだけベアリングの中心線に近づけます。.
• 平面1はセンサー1に対応し、, 平面 2 からセンサー 2。番号付けを一定に保ってください。そうしないと、ソフトウェアが補正平面を入れ替えてしまいます。.
• 平面分離を最大化する: 2つの補正面が離れているほど、カップルの分解能は向上します。実用的な最小距離は、軸受スパンの1/3です。.
• アクセス可能な位置を選択してください: 補正面は、フランジ エッジ、ボルト サークル、リム、溶接面など、物理的に重量を取り付けられる場所にする必要があります。.

上の写真は、マルチャーローターを2面バランス調整の準備をしているところです。青いマーカー1と2は、ベアリングハウジング上のセンサーの位置を示しています。赤いマーカー1と2は補正面を示しており、この場合はローター本体のフランジ端で、ウェイトが溶接されます。.

カンチレバー（オーバーハング）ローター

片持ち式ローター（ファンインペラ、ベアリングスパンの外側に取り付けられたフライホイール、ポンプインペラなど）では、異なるセンサーと補正面の配置が必要です。補正面は両方ともベアリングの同じ側にあり、センサーの配置はオーバーハングした質量による偶力不均衡の増幅を考慮する必要があります。.

機械タイプ別のアプリケーション

ウェイト取り付け方法

フィールドバランシングにおけるよくある間違い

現場レポート：マルチャーローターのバランス調整

ファンの2面動的バランス

産業用ファン（遠心ファン、軸流ファン、斜流ファン）は、現場でローターバランス調整が行われる最も一般的なファンです。以下の手順では、Balanset-1Aを使用してラジアルファンの2面バランス調整を実際に行う手順を説明します。.

平面の決定とセンサーの設置

センサー取り付け面の汚れや油分をきれいに拭き取ってください。センサーはベアリングハウジングの金属面にぴったりとフィットする必要があります。カバー、ガード、または支えのない金属板の上には取り付けないでください。.

• センサー1（赤）: ファンの前面（プレーン1側）近くに取り付けます。.
• センサー2（緑）: ファンの後方（Plane 2側）近くに取り付けます。.
• 平面1（レッドゾーン）: インペラ ディスク上の補正面。前方に近い位置にあります。.
• 平面2（緑色のゾーン）: バックプレートまたはハブに近い補正面。.

振動センサーとレーザータコメーターの両方をBalanset-1Aに接続します。回転数（RPM）の目安として、シャフトまたはハブに反射テープを貼り付けます。.

バランシング・プロセス

ファンを始動し、初期振動測定（Run 0）を行います。質量既知の試験用重りを平面1の任意の点に設置し、ファンを始動させて振動の変化を記録します（Run 1）。試験用重りを平面2の任意の点に移動し、再びファンを始動させて振動の変化を記録します（Run 2）。Balanset-1Aソフトウェアは、これら3つの測定値すべてを使用して、各平面の補正質量と角度を計算します。.

ファン補正ウェイトの角度測定

角度は、試験用ウェイトの位置からファンの回転方向に沿って測定されます。 補正角度測定 上記のセクションを参照してください。試験用重りを置いた場所（0°基準）をマークし、回転方向に沿って示された角度を数えて、修正用重りの位置を見つけます。.

ソフトウェアによって計算された角度と質量に基づいて、平面1と平面2に補正ウェイトを設置します。ファンをもう一度運転し、振動が許容レベルまで低下したことを確認します。 ISO 21940‑11 （汎用ファンでは通常G 6.3）。残留振動が依然として目標値を超えている場合は、トリムランを1回実行してください。.

よくある質問

フィールドバランシング用機器

について バランスト1A は、単面および二面の動的バランス調整と振動解析（全体速度、スペクトル、波形）を行うことができる2チャンネルのポータブル計測器です。以下の内容を含むキットで出荷されます。

• 磁気マウント付き圧電振動センサー×2
• 反射テープ付きレーザータコメーター（非接触回転数センサー）
• USB 測定ユニット (あらゆる Windows ラップトップに接続可能)
• ソフトウェア: バランスウィザード、振動計、スペクトルアナライザー
• すべてのケーブルと付属品が入ったキャリングケース

回転数範囲：300～100,000rpm。振動範囲：0.5～80 mm/s RMS。位相精度：±1°。重量分割、トリム実行、公差チェック、レポート生成はソフトウェアに含まれています。フルキットの重量は3.5kgです。.