バランス品質等級とは？（ISO 1940-1 G等級）• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、粉砕機、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用されます。 バランス品質等級とは？（ISO 1940-1 G等級）• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、粉砕機、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用されます。

バランス品質等級とは何ですか？（ISO 1940-1 G等級）

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バランス品質グレード（Gグレード）：定義、目的、適用

バランス品質グレード（Gグレード）とは？

A バランス品質グレード, 一般に「Gグレード」と呼ばれる標準化された分類で、ISO 1940-1およびISO 21940-11規格に定義されており、ローターの最大許容残留アンバランスを規定している。言い換えれば、Gグレードは、ローターがどの程度正確にバランスされなければならないかを示している。振動レベルを直接測定するのではなく、ローターの質量と最大運転速度に基づいてアンバランス許容値を定義します。.

Gの後に続く数字（例えば、G6.3、G2.5）は、ローターの質量中心の最大振動速度に対応し、ミリメートル毎秒（mm/s）で表される。例えば、等級G6.3は、ローターの質量中心が最高運転速度で6.3mm/sを超える振動を経験すべきではないことを意味し、より厳しい等級G2.5は、この速度を2.5mm/sに制限する。G番号が低いほど、バランシング要件は厳しくなり、アンバランス許容範囲が小さくなり、バランシング精度が高くなります。.

Gグレード制度の目的

Gグレード・システムは、ローターがどの程度バランスされていなければならないかを定義する普遍的な基準を確立するために開発されました。ローターはバランスがとれていなければならない」というような曖昧な表現ではなく、エンジニアは「G6.3までバランスをとる」というような正確で検証可能な目標を指定することができます。この規格は、メーカー、サービスエンジニア、顧客に共通言語を提供し、機器が要求される信頼性と安全基準を満たすことを保証します。Gグレード・システムの主な目的は以下の通り：

アンバランスによる振動を許容レベルに制限する。. アンバランスは遠心力や振動を引き起こし、騒音や疲労故障、事故の原因となります。標準的なバランス等級を適用することで、これらの振動を安全な範囲内に制御することができます。.

ベアリングにかかる動荷重を最小限に抑え、耐用年数を延ばします。. 継続的な振動はハンマーのようにベアリングに作用し、摩耗を加速させます。要求されるGグレードによってアンバランスを制限することで、ベアリングに作用する力が減少し、寿命が延びます。.

設計最高速度での安全なローター運転を確保。. 回転速度が高ければ高いほど、たとえ小さなアンバランスでもその影響は強くなります。厳格なバランス等級は、ローターが運転速度で破壊的な振動を経験しないことを保証します。これは、過度のアンバランスが故障につながる高速機械（タービン、コンプレッサーなど）にとって特に重要です。.

明確で測定可能な受け入れ基準を提供すること。. Gグレードの基準を持つことで、製造中や修理中に、要求されたバランスレベルが達成されているかどうかを検証することができます。バランシング後の残留アンバランスが所定のGグレードの許容値を超えない場合、ローターは検査に合格したとみなされます。このアプローチは、バランシングを芸術から検証可能な基準を持つ精密な科学へと変えます。.

バランス品質グレードはどのように決定されますか?

ISO 規格には、何百もの典型的なローターと機械に対す る G グレードの選択に関する推奨事項が記載されている。標準の表（例えば、ISO 1940-1、現在は ISO 21940-11に置き換えられた）には、様々な機器カテゴリの推奨G等級が記載されています。特定の等級の選択は、いくつかの要因に依存する：

機械の種類と目的. 高速タービンや精密スピンドルは、低速の農業用機構よりもはるかに精密なバランシング（低G）を必要とします。設計者は、特定の機械タイプが振動に対してどの程度敏感で、アンバランスがどのような結果をもたらすかを考慮します。.

ローターの質量と寸法。. 軽いローターは、一般的にアンバランスに敏感であり、より厳しい要件があるかもしれない。ローターの質量は、許容アンバランスの計算に直接影響します。重いローターは、軽いローターに比べて振動を増加させることなく、絶対的なアンバランスをいくらか「許容」することができます。.

最高回転速度。. これは重要な要因のひとつであり、回転数が高くなればなるほど、バランスは厳しくならざるを得ない。同じアンバランスの大きさであれば、力は回転速度の2乗に比例して増加する。したがって、高速ローターでは、速度効果を補うために低いGグレードが選択される。.

支持構造と取り付け条件。. フレキシブル（弾性）サポートに取り付けられたローターは、一般的に、リジッドな土台に取り付けられたものよりも、より慎重なバランシングが必要です。たとえば、同じクランクシャフトでも、エンジンが弾性防振材に取り付けられているか、剛性に取り付けられているかによって、異なる等級（G16とG40）が適用される場合があります。.

一般的なバランスの品質グレードの例

Gグレード 最大速度（mm/s） 代表的な用途
G 40 40 mm/s 自動車のホイールとホイールリム、低速（低回転）内燃機関用クランクシャフト。.
G 16 16 mm/s 破砕機や農業機械の部品、ドライブシャフト（カルダンシャフト）、中程度の要件を持つ汎用機械の大型部品。.
G 6.3 6.3 mm/s 電動モーターローター、ポンプインペラー、ファン、低速ターボコンプレッサー、一般プロセス機械など、ほとんどの産業機器の標準グレード。G6.3は最も一般的なグレードのひとつです。.
G 2.5 2.5 mm/s 高速・高精度ローター：ガスタービン、蒸気タービン、ターボ圧縮機ローター、工作機械駆動装置、高精度スピンドル、高速電気機械。.
G 1.0 1.0 mm/s 精密機構用の非常に精密なバランシング：研削盤ドライブ、小型高速電気モーター、自動車用ターボチャージャー。.
G 0.4 0.4 mm/s ジャイロスコープ、精密スピンドル（精密機械加工やマイクロエレクトロニクス機器用など）、ハードディスクドライブ、その他振動を最小限に抑える必要のあるコンポーネントなど、非常に繊細で高速なデバイスのための最高のバランシング精度。.

注：等級表記の速度値（mm/s）は、比偏心と角速度の積に相当する：G = eあたり-ω.従って、G番号は、ローター運転中の変位した重心移動の限界速度を示す。実際には、特定の要件や運転条件によって、グレードの選択が1段階上下することがあります。.

許容残留アンバランスの計算

必要な G グレードを知ることで、最大許容残留アンバランス（指定されたグレードを超えない範囲でバランシング後に残る可能性のあるアンバランスの量）を計算することができます。ISO規格では、以下の計算式を提供しています：

あなたあたり (g・mm）＝（9549×G［mm／s］×m［kg］）／n［RPM］

どこ：

  • あなたあたり - グラム・ミリメートル（g-mm）単位の許容残留アンバランス
  • G — バランス品質グレード（mm/s）
  • m - ローター質量（kg）
  • n - 最高運転速度（RPM）

例： グレードG6.3にバランスされなければならない、3000RPMの最高速度で回転する質量100kgのローターの場合、許容残留アンバランスは以下の通りである：

あなたあたり = (9549 × 6.3 × 100) / 3000 ≈ 2005 g-mmm

つまり、このローターでは、G6.3を超えない範囲で約2005g-mmのアンバランスが許容される。実際には、この残留アンバランスは補正プレーン間で分配されます。2プレーン（動的）バランシングでは、計算されたUあたり は、平面間で均等に、またはローターの構成に比例して分割されます。このように、バランシング技術者は、達成すべき特定の数値目標を受け取る。.

実践的バランシングと機材

実際に要求されるバランス等級を達成するためには、特殊な装置が使用される。製造条件では、一般的に固定バランシングマシンが採用され、残留アンバランスが選択されたGグレードの標準まで下がるまで、ローターが回転され、修正される。.

しかし、現場条件（例えば、すでに設置されているファンやポンプに振動が発生した場合）では、ポータブルなバランシング機器を使用することができます。例としては バランセット-1A ポータブル2チャンネル振動計バランサー。シングルプレーンまたはツープレーンのダイナミックバランシングを、その場で（ローターを取り外すことなく、現場で）装置上で直接行うことができます。.

バランセット-1A ポータブル振動アナライザー＆バランサー

図1：ノートPCに接続されたポータブル振動計バランサBalanset-1A。このコンパクトな装置には、電子計測モジュール、2つの振動センサー、レーザータコメーターが含まれ、PCソフトウェアによって制御とアンバランス計算が行われる。.

バランセットのバランシング公差計算ウィンドウ

図1：Balansetソフトウェアのバランシング許容誤差計算ウィンドウ。このプログラムには、ローターの質量、運転速度、選択されたGグレードに基づいて、ISO 1940規格に従って許容残留アンバランスを自動的に計算する計算機が組み込まれています。.

この装置はノートパソコンに接続し、センサーと光学式タコメーターを用いて振動とアンバランス位相を測定し、その後ソフトウェアが自動的に必要な補正ウェイトを計算します。Balanset-1Aの特徴のひとつは、ISO1940（Gグレード）に従った許容アンバランスの自動計算で、例えばG6.3やG2.5グレードを達成するためにどのレベルまで振動を低減しなければならないかを装置自身が判断します。.

Balanset-1Aのような最新のバランシング機器は、必要なバランスグレードをより速く、より信頼性の高いものにします。標準的なGグレードの用語と組み込まれた公差計算を使用することで、エンジニアや技術者はバランシングを成功させるための基準を正確に知ることができます。このように、Gグレードによるバランス品質の標準化は、特定のローターがどの程度「スムーズに」動作すべきかを説明するための共通言語を可能にし、世界中で理解可能で検証可能な方法を使用して、このレベルの振動信頼性を達成します。.

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カテゴリ: 用語集ISO規格
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