オーバーハングローターの理解
定義: オーバーハング ローターとは何ですか?
アン オーバーハングローター （カンチレバーローターまたはカンチレバーローターとも呼ばれる）は、 ローター 回転体が支持ベアリングを超えて外側に突出し、片持ち梁状に取り付けられた構成。この設計では、ローターは片側のみで支持され、作動要素（インペラ、ファンホイール、グラインディングホイールなど）は2つのベアリングの間に配置されるのではなく、ベアリング支持部から張り出しています。.
この構成は多くの種類の産業機器で一般的であり、次のような特有の課題があります。 バランシング 増幅により アンバランス カンチレバー作用による力。.
オーバーハングローターの一般的な例
オーバーハングローターの設計は、産業および商業用途で広く普及しています。
HVACおよび産業用ファン
- モーターシャフトから伸びる遠心送風機の羽根車
- モーターのエンドベルに取り付けられた軸流冷却ファン
- 台座取り付け型産業用ファン
パンプス
- 単段遠心ポンプの羽根車
- インペラがモーターベアリングから伸びている直結ポンプ
工作機械
- オーバーハングスピンドルの研削ホイール
- フライスカッターとツールホルダー
- 旋盤チャック
動力伝達
- モーターシャフトに取り付けられたプーリーとシーブ
- 延長シャフト上の歯車
- チェーンスプロケット
処理装置
- ミキサー撹拌機とインペラ
- タービンシャフト上のタービンブレード
なぜオーバーハングデザインなのですか?
バランス調整の課題にもかかわらず、オーバーハングローターには大きな実用上の利点があります。
1. アクセシビリティ
作業要素は、機械全体を分解したりベアリングを動かさずに簡単にアクセスでき、検査、メンテナンス、交換が可能です。.
2. シンプルさとコスト
ベアリング サポートを 1 つ排除することで、機械の複雑さ、部品数、製造コストが削減されます。.
3. スペース効率
コンパクトな設計により、ベアリング間の配置よりも軸方向のスペースが少なくて済みます。.
4. 取り付け簡単
多くの場合、コンポーネントは、カスタムカップリングの配置なしで、標準のモーター シャフトまたは既存の機械に直接取り付けることができます。.
5. プロセス要件
一部のアプリケーション（ポンプ、ミキサー、化学処理）では、プロセス流体または材料にアクセスするために、片側のみに動作要素を配置する必要があります。.
ユニークなバランス調整の課題
オーバーハングローターには、ベアリング間設計よりもアンバランスの影響を受けやすくなるといういくつかの課題があります。
1. モーメント増幅
どんなものでも アンバランス オーバーハングローターでは、遠心力だけでなく、ベアリング支持部を中心としたモーメント（トルク）も発生します。質量がベアリングから遠いほど、このモーメントは大きくなり、小さなアンバランスの影響も増幅されます。これは、てこの原理によって説明されます。力 × 距離 = モーメント。.
2. 高いベアリング荷重
片持ち構造は、ベアリング、特にローターに最も近いベアリングに大きなラジアル荷重とモーメント荷重を負荷します。アンバランスはこれらの荷重を悪化させ、ベアリングの摩耗を加速させます。.
3. シャフトの曲がりとたわみ
片持ちシャフトは曲げ力の影響を受け、特に高速走行時やオーバーハング距離が長い場合には、小さなアンバランスでもオーバーハング端でシャフトが大きくたわむ可能性があります。.
4. カップリングとキー溝の影響
多くのオーバーハングローターは、キー、セットスクリュー、またはカップリングを介してモーターシャフトに取り付けられています。これらの接続はアンバランス状態を引き起こしたり変化させたりすることがあり、少しでも緩みがあると振動が著しく悪化します。.
5. インストールに対する感度
不適切な取り付け（シャフトに完全に固定されていない、斜めになっている、留め具が緩んでいる）は、ベアリング間設計よりもオーバーハング型ローターに顕著な影響を及ぼします。.
オーバーハングローターのバランスに関する考慮事項
通常は単平面で十分
オーバーハングローターのほとんどは軸方向に比較的短いため、 単面バランス. 。 修正面 通常、ローター自体の最もアクセスしやすい場所に配置されます。.
静的バランスと動的バランス
- スタティック・バランス: ローターの重心が回転軸上にあることを保証します。ディスク状のオーバーハングローターの場合、静的バランスで十分な場合が多いです。.
- ダイナミック・バランス: 長いオーバーハングローターや軸方向の厚みが大きいローターの場合、2つの平面で動的バランスをとる必要がある場合があります。 カップルのアンバランス.
オーバーハング距離が重要
オーバーハング距離（最も近いベアリングからローターの重心までの距離）が長くなるほど、バランス品質の重要性は増します。一般的なルールは以下のとおりです。
- ショートオーバーハング（L/D < 0.3): 感度が低いため、標準バランス許容範囲が適用されます
- 中程度のオーバーハング（0.3 < 長さ/幅 < 0.7): より敏感なので、より厳しい許容範囲を考慮する
- 長いオーバーハング（L/D > 0.7）：非常に敏感で、慎重なバランス調整が必要であり、動的バランス調整が必要になる場合があります。
ここで、L はオーバーハング長さ、D はローター直径です。.
オーバーハングローターのバランス調整のベストプラクティス
1. 可能な場合は最終インストール構成のバランスをとる
オーバーハングローターは、その取り付け方法に特に敏感です。理想的には、 フィールドバランシング ローターがシャフトに取り付けられ、最終的な動作構成になっています。.
2. しっかりと取り付けられていることを確認する
バランス調整を行う前に、次の点を確認してください。
- すべての取り付けファスナー（セットネジ、ボルト、キー）が適切に締め付けられている
- ローターはシャフトに隙間なく完全に固定されています
- キー溝は過度のクリアランスなく適切に取り付けられている
- ローターはシャフトに対して垂直です（傾いたり角度がついていません）
3. 適切な補正半径を使用する
場所 修正重み 可能な限り大きな半径（通常は外径付近）で補正重量を増減します。これにより、補正重量1グラムあたりの効果が最大化され、より少ない重量で補正重量を増やすことができます。.
4. 振れを確認する
シャフトを測定する なくなる バランス調整前に、過度の振れ（偏心、ぐらつき、シャフトの曲がり）があると良好なバランスが得られないため、まず修正する必要があります。.
5. 振動測定におけるモーメント効果を考慮する
測定するとき 振動 オーバーハングローター設置の場合、アクセス可能な場合は駆動側ベアリングと非駆動側ベアリングの両方で測定値を取得してください。オーバーハング質量によって生じるモーメントにより、振動パターンは場所によって大きく異なります。.
6. より厳しい許容範囲を使用する
増幅効果のため、1つを指定することを検討してください G級 同等の中間ベアリングローターに使用されるものよりもタイトです。例えば、重要な用途ではG 6.3ではなくG 2.5を使用します。.
よくある問題と解決策
問題: バランス調整後に振動が戻る
考えられる原因:
- 緩んだ取り付け金具が動作中に緩んだ
- 修正重みがずれたり落ちたりした
- 物質の蓄積または侵食によりバランス状態が変化
- 熱による成長がシフトを引き起こした
解決策: ねじロック剤を使用し、補正ウェイトを溶接または恒久的に取り付け、定期的な検査スケジュールを確立します。.
問題: 許容できるバランスを達成できない
考えられる原因:
- シャフトの振れまたはシャフトの曲がり
- ベアリングの摩耗または過度のクリアランス
- 動作速度における構造共振
- ローターの取り付け不良（コックされた、完全に固定されていない）
解決策: バランス調整の前に機械的な問題に対処し、シャフトの真直度を確認し、摩耗したベアリングを交換し、適切な取り付けを確認します。.
新しい機器の設計上の考慮事項
オーバーハングローターを備えた機器を設計する場合:
- オーバーハングを最小化する: 張り出し距離を可能な限り短く保つ
- シャフトを強化する: 曲げに耐えるために、より大きな直径のシャフトを使用する
- 堅牢なベアリングを使用: 適切なラジアル荷重およびモーメント荷重容量を備えたベアリングを指定する
- バランス機能を提供する: バランスウェイトを追加/削除するための修正面またはアクセス可能な場所を設計する
- 事前バランス調整を検討してください: 可能であれば、取り付け前にローター要素のバランスをとる
- 適切な許容範囲を指定します。 過剰に指定しないでください。ただし、オーバーハングデザインには適切なバランスが必要であることを認識してください。
業界標準とガイドライン
オーバーハング ローターには個別のバランス基準はありませんが、特別な注意事項を伴う一般的なバランス基準が適用されます。
- ISO 21940-11: オーバーハングローターに適用可能なGグレード選択ガイダンスを提供します
- API 610（遠心ポンプ）： オーバーハングポンプインペラのバランス品質を指定します
- ANSI/AGMA規格: オーバーハングギアとプーリーのバランスをとるためのガイダンスを提供する
一般的には、標準バランス グレードを適用しますが、オーバーハング構成では増幅効果を補うために 1 グレードタイトにすると効果的であることに注意してください。.
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