振動絶縁：設計方法、マウントの選択、そしてすべてを台無しにする間違い

物理学：質量、バネ、そして実際に隔離するもの

あらゆる防振システムは、その内部で同じ構造をしています。つまり、バネの上に載っている質量です。機械が質量で、マウントがバネです。そして、それらの間には、振動エネルギーを熱に変換する材料の能力である減衰が存在します。

エンジニアはこれを次のようにモデル化します マススプリングダンパー 質量(m)(kg)、剛性(k)(N/m)、減衰係数(c)(N・s/m)。この3つの数値から、他のすべてが導かれる。

固有振動数：すべてを決定する数値

最も重要なパラメータはシステムの 固有振動数 — 機械を押し下げて放したときに振動する周波数。剛性が低い、または質量が大きいと、固有振動数は低くなります。

この数値がすべてです。マウントが絶縁効果を発揮するか、何もしないか、あるいは状況を壊滅的に悪化させるかを決定します。設計プロセス全体は、機械の稼働周波数に応じてこの数値を適切に設定することに重点を置いています。

伝達率：どれだけ伝わるか

基礎に伝達される力と機械によって生成される力の比率は、 伝達率 ((T)).簡略化された非減衰形式：

ここで、(f_{exc})は加振周波数（機械の運転速度、Hz）、(f_n)はアイソレータの固有振動数です。(T=0.1)の場合、10%の振動力しか基礎に届きません。(T=1)の場合、すべてを伝達していることになります。T > 1）の場合、マウントは 増幅する 振動。

3つのゾーン — そして、そのうちの1つが状況を悪化させる理由

伝達率の式は3つの異なる動作領域を生み出します。これらを理解することで、効果的な隔離と問題を悪化させるマウントの違いが生まれます。

設計ワークフロー: 静的たわみによるマウントのサイズ決定

現場で振動マウントのサイズを決定する実用的な方法は、 静的たわみ — 機械の重量によってマウントがどれだけ圧縮されるか。これにより、剛性表やバネ定数の仕様は不要になります。荷重下でのたわみ（ミリメートル）という一つの数値が、固有振動数を示します。

または逆に、δ_st = (5 / f_n)² cmです。これは最もよく使う式です。

マウントタイプ: ゴム、スプリング、エアスプリング、慣性ベース

基礎効果と振動橋

堅固な基礎と柔軟な基礎

免震計算では、基礎は無限に剛性があり、動かないと仮定しています。地上レベルのコンクリートスラブは十分に近いですが、建物の上層階、鉄骨の中二階、屋上フレームはそうではありません。これらは 柔軟な基礎 — 独自の固有周波数を持っています。

フレキシブルな床に除振装置を設置すると、床のたわみが除振装置のたわみに加算されます。これにより、システム周波数が予期せぬ形で変化します。「機械・除振装置・床」の複合システムでは、計算には現れない共振が発生する可能性があります。フレキシブルな床の場合、床の動的特性を考慮するか（構造解析が必要）、余裕を持たせて除振装置を設計する必要があります。周波数比は4:1ではなく、5:1または6:1を目指してください。

振動ブリッジ：防振のサイレントキラー

これが、「適切に設計された」防振装置が現場で機能しない最も一般的な理由です。美しいスプリングマウントを設置し、あらゆる計算を行い、基礎を測定しても、振動は依然として存在します。なぜでしょうか？それは、剛性のあるパイプ、ダクト、またはケーブルトレイが、マウントを完全に迂回して、機械フレームを建物構造に直接接続しているからです。

あらゆる剛性接続部は振動ブリッジとなります。パイプ、ダクト、導管、排水管、圧縮空気管など、いずれも絶縁をショートさせる可能性があります。解決策は原理的には簡単ですが、実際にはしばしば困難を伴います。絶縁された機械に接続するすべてのパイプとダクトに、フレキシブルコネクタ（ベローズ、編組ホース、伸縮ループなど）を取り付けます。ケーブルには余裕を持たせてください。設置後、剛性ブラケットやハードストップが機械フレームに接触していないことを確認してください。

防振効果を損なうよくある誤り

1. マウントが硬すぎる（たわみが不十分）。 これは最もよくある誤りです。重い機器の下に0.5～1mmのたわみを持つ薄いゴムパッドを置くと、固有振動数が高くなります。回転速度に近い場合は、遮断ではなく増幅が起こります。必ず最初にたわみを計算してください。ただ「ゴムを下に敷く」だけではいけません。"

2. 強固な配管接続。 上記をご参照ください。機械と建物構造の両方に接触するすべての硬質パイプ、ダクト、導管は振動ブリッジとなります。すべてのラインにフレキシブルコネクタを設置してください。例外はありません。

3. 柔らかい足。 機械フレームがねじれている場合や取り付け面が平坦でない場合、1つまたは2つのマウントがほとんどの荷重を支え、他のマウントにはほとんど荷重がかかりません。これにより、不均等なたわみが生じ、機械が傾き、シャフトのアライメントに負担がかかり、マウントの寿命が短くなります。マウントを取り付ける前に、隙間ゲージでフレームを点検し、必要に応じてシムを入れてください。

4. 横方向の不安定性。 垂直方向のみのスプリングは、特に機械の重心位置が高い場合や水平方向の力が大きい場合、横方向に揺れることがあります。横方向の拘束機構を内蔵したスプリングマウントを使用するか、スナッバーを追加してください。始動トルクが非常に高い機械（大型モーター、コンプレッサーなど）では、横方向の安定性が非常に重要です。

5. 共鳴パススルーを開始/停止します。 すべての機械は、加速時と減速時にアイソレータの固有振動数を通過します。機械の立ち上がりが遅い場合（VFD駆動、またはディーゼル発電機のウォーミングアップ時）、共振領域でかなりの時間を過ごします。解決策：通過時の共振振幅を制限するために、減衰力の高いマウント（エラストマー要素またはスプリング摩擦ダンパー）を使用します。

6. 床を無視する。 床の動的応答を考慮せずにフレキシブルな中二階にスプリングマウントを設置すると、予測不可能な共振を伴う連成システムが発生します。床の剛性を高めるか、周波数比の余裕を増やすか、適切な構造動的解析を実施してください。

検証：それが機能することを証明する方法

設計計算からわかること すべき 振動測定で何がわかる？ した 起こる可能性があります。必ず確認してください。

試験は簡単です。振動センサーを基礎または支持構造に設置します。機械の電源を切った状態（背景）で測定します。次に、機械をフルスピードで運転した状態で測定します。運転周波数の1倍における振動速度を比較します。有効な防振効果は、防振前の状態（または固定設置基準）と比較して、80～95%の減衰を示します。

A バランセット-1A 振動計モードでは、これを直接行います。mm/s表示に設定し、加速度計を支持構造物に設置して値を読み取ります。1倍成分を他の成分と区別するためにFFTスペクトル解析も必要な場合は、Balanset-1Aにそのモードが搭載されています。

よくある質問