回転機械の機械的緩みの理解
定義: 機械的な緩みとは何ですか?
機械的な緩み 回転機械の部品に過度のクリアランス、不適切な締結、摩耗した嵌合、または構造劣化が生じ、本来は強固に接続されるべき部品間に意図しない相対運動が生じる状態。これにより非線形振動が生じる。 振動 複数の特徴を持つ行動 倍音 走行速度、不規則な振幅の変化、通常のパターンに従わない振動の方向の違いなど。.
緩みは一般的な機械の問題であり、過度の振動を直接引き起こすだけでなく、次のような他の問題の効果的な診断と修正を妨げることもあります。 アンバランス または ずれ. 他の振動低減対策を成功させるには、まずこれを特定し修正する必要があります。.
機械的な緩みの種類
タイプA：回転ゆるみ（ベアリングゆるみ）
ベアリングとシャフトまたはハウジング間のクリアランスが大きすぎる場合：
- ベアリング対シャフト: シャフト表面の摩耗、不適切な干渉嵌合、ベアリングボアの損傷
- ベアリングからハウジングまで: ハウジングの穴の摩耗、ベアリングキャップの緩み、不適切な圧入
- 内部ベアリング: 過剰 ベアリングクリアランス 摩耗から
- 症状： 1倍、2倍、3倍の高調波。半径方向に高くなる
タイプB：構造上の緩み（台座/基礎）
非回転部品の不適切な取り付け:
- 緩い台座: アンカーボルトが締まっていない、グラウトが劣化している
- ルーズベースマウント: 機器の取り付けボルトが緩んでいるか、欠落している
- ひび割れたフレームまたは基礎: 構造的な損傷により移動が可能
- 症状： 多重高調波（多くの場合5倍以上）; 不規則な非線形応答
タイプC: 部品の緩み
緩く組み立てられたコンポーネント:
- 緩んだインペラ: インペラがシャフトから緩んでいる、キーが摩耗または紛失している
- 疎結合: シャフト上のカップリングハブが緩んでいる
- 緩んだプーリー/ギア: 駆動部品がシャフト上で緩んでいる
- ルーズカバー/ガード: 金属板がガタガタと音を立てる
- 症状： 高調波と低調波; 1/2倍、1/3倍の成分も可能
振動シグネチャー
周波数特性
緩みにより、特徴的な周波数パターンが生成されます。
- 多重高調波: 強力な1倍、2倍、3倍、4倍、それ以上（主に1倍であるアンバランスとは異なります）
- サブハーモニクス: 1/2×、1/3×のコンポーネントが見られる場合があります（タイプCの緩み）
- 非調和成分: 走行速度の非整数倍でピークに達する
- ノイズフロアの上昇: ランダムな影響によるブロードバンドの増加
振幅の挙動
- 全体的なレベルが高い: 駆動力に比例しない総振動
- 非線形： 振動は速度や負荷に応じて予測通りに変化しない
- 不規則: 振幅は測定ごとに大きく変化する
- 方向の違い: 垂直方向よりも一方向で2～5倍高くなる場合があります
位相特性
- 不安定 段階: 測定ごとに位相角が不規則に変化する
- 大きな位相散乱: 同じ速度で±30～90°の変化
- 敗北バランス調整: 予測不可能な位相によりバランス計算が信頼できない
時間波形の特徴
- 不規則な非正弦波形
- 切り詰められたピークまたはクリップされたピーク（制約に対する影響）
- ランダムな衝動的な出来事
- 周期構造の喪失
一般的な場所と原因
ベアリング関連
- シャフトジャーナルの表面が摩耗し、ベアリングが揺れる
- 摩耗または損傷したベアリングハウジングの穴
- 不適切な干渉嵌合（誤った許容差の選択）
- ベアリングキャップボルトが緩んでいるか、締め付けが不十分である
- 摩耗した合わせ面を持つ分割ベアリングハウジング
基礎と取り付け
- アンカーボルトの緩み（最も一般的な構造上の緩み）
- 台座の下のグラウトの劣化または欠損
- ひび割れたコンクリート基礎
- ベースプレートへの機器取り付けボルトが緩んでいる
- ボルト穴が破損または長くなった
回転部品
- ファンまたはインペラがシャフトから緩んでいる（キーが摩耗している、止めネジが緩んでいる）
- 干渉嵌合が不十分なカップリングハブ
- プーリーの止めネジが緩んでいるか、紛失している
- ローター部品がシャフト上で緩んでいる
構造的
- 機械のフレームや筐体のひび割れ
- 溶接部の疲労亀裂
- 緩んだ構造ボルト
- 劣化した接着または接着剤
検出方法
振動解析
- FFT分析: 多重倍音（1倍、2倍、3倍、4倍、5倍以上）を探す
- 一貫性テスト: 測定値間のコヒーレンスが低いことは非線形挙動を示している
- 方向の比較: 水平と垂直の大きな違い
- 外部刺激に対する応答: タップマシン、異常な反応を観察
物理検査
目視検査
- 隙間、ひび割れ、腐食、損傷を探す
- 動きを示す目撃者の痕跡を確認する
- 界面における塗装の摩耗パターンを観察する
- フレッティングを示す金属の削りくずを探す
タップテスト
- 緩んでいると思われる部品をハンマーで叩く
- しっかりとした鳴りではなく、ガラガラ音や鈍い音に注意してください
- 過度の動きや振動を感じ取る
- 既知の良好なコンポーネントと比較する
トルク検証
- トルクレンチですべてのボルトをチェックする
- 仕様を検証する
- 破損、損傷、腐食した留め具がないか確認する
- ねじ山の潰れを確認する
プッシュ/プルテスト
- 疑わしいコンポーネントに力を加える
- 起こってはならない動きを観察する
- ダイヤルインジケータを使用してプレイを定量化する
- 新品または適切に保護されたコンポーネントと比較する
修正手順
ベアリングの緩みについて
- ベアリングの交換: ベアリング自体が摩耗した場合
- シャフト修理: 摩耗したシャフトをクロムメッキまたは溶接で補強し、サイズに合わせて再加工します。
- 住宅修理: 機械ハウジングのサイズを大きくし、ベアリングを大きくする、または金属スプレー/溶接で補強する
- フィット感を向上: メーカーの仕様に従って適切な干渉嵌合を使用してください
- ベアリングキャップ: 摩耗している場合は締めるか交換してください
構造上の緩みについて
- すべての留め具を締めます: 適切なパターンを使用して仕様どおりにトルクをかける
- 損傷したボルトを交換する: 適切なグレードとサイズの新しいボルトを取り付けます
- 修復基盤: 古いグラウトを取り除き、表面を清掃し、新しいグラウトを注ぐ
- 溶接割れ: 適切な場合はフレームや台座のひび割れを修復する
- 強化を追加: 弱い構造物のためのガセットまたはブレース
部品の緩みについて
- 適切なトルクとねじロックでセットスクリューを締め直します。
- 摩耗したキーとキー溝を交換する
- プレスフィット部品には適切な干渉フィットを使用してください
- 繰り返し緩んだピンまたはキーコンポーネント
- 損傷した部品を交換する
予防戦略
設計フェーズ
- 適切なファスナーのサイズと数量を指定する
- 適切な干渉嵌合を設計する
- 適切な構造剛性を提供する
- ひび割れにつながる応力集中を避ける
- 適切なファスナーのグレードと材料を指定する
インストールフェーズ
- 校正されたトルクレンチを使用する
- 適切な締め付け手順に従う
- 必要に応じてねじロック剤を使用する
- 組み立て前に表面が清潔で平らであることを確認してください
- 適合が仕様を満たしていることを確認する
- 品質管理検査を実施する
メンテナンスフェーズ
- 定期的なトルク検証（毎年または振動監視スケジュールごと）
- 振動の傾向から緩みの発生を検知
- 停電時の目視検査
- 必要に応じて締め直してください
- 振動が緩む前に速やかに対処する
診断上の課題
他の問題を隠す
進歩的な性質
- 緩みは最初は小さく始まり、徐々に悪化することが多い
- 緩みによる振動がさらなる緩みを引き起こす（正のフィードバック）
- 治療しないと数週間で軽度から重度に進行する可能性がある
- 最終的にはベアリング、シャフト、基礎に二次的な損傷を引き起こす
他の断層との関係
緩み vs. アンバランス
| 特徴 | アンバランス | 緩み |
|---|---|---|
| プライマリ周波数 | 1×のみ | 1倍、2倍、3倍、4倍以上の高調波 |
| 位相安定性 | 一貫性があり、繰り返し可能 | 不規則、測定値間の変化 |
| 直線性 | 振動 ∝ 速度² | 非線形、予測不可能 |
| バランス調整への対応 | 振動の低減 | 改善はほとんどまたは全くない |
| 方向パターン | 同様の水平/垂直 | 多くの場合、一方向に非常に高い |
緩みとずれ
- ずれ: 主に2倍、一部1倍、安定期
- ゆるみ: 多重高調波（1倍から5倍以上）、不安定な位相
- 組み合わせ： ずれは緩みを引き起こし、緩みはずれの影響を悪化させる
機械性能への影響
直接的な影響
- 高振動: 過剰なレベルは不快感や安全上の懸念を引き起こす
- ノイズ： ガタガタ、バタン、ノックする音
- 精度の低下: シャフトの位置誤差
- 加速摩耗: 衝撃荷重により部品が損傷する
二次被害
- ベアリング損傷: 衝撃荷重とゆるみによるずれがベアリングを損傷する
- シャフトフレッティング: 緩い嵌合部の微小な動きがフレッティング腐食を引き起こす
- ファスナーの故障: ボルトは交互荷重により疲労し破損する可能性がある
- 亀裂の伝播: 振動は既存の亀裂を伝播させる
- 基礎の劣化: 継続的な振動はコンクリートやグラウトにダメージを与える
運用上の問題
- 効果的なバランス調整を妨げる
- 整合を維持することが不可能になる
- 診断の混乱が他の問題を覆い隠している
- 機器の信頼性の低下
事例
状況： 大型誘引通風ファン、1200 RPM、過度の振動
- 初期症状: 全体振動8 mm/s（警報限界4.5 mm/s）
- スペクトラム： 強力な1×、2×、3×、4×コンポーネント
- バランス調整の試み: 3回の試み、改善なし、位相不安定
- 調査： 物理的な検査により、8本のアンカーボルトのうち4本が緩んでいることが判明した。
- 修正： すべてのアンカーボルトを400 N·m仕様に再締め付けしました
- 結果： 振動はすぐに1.8 mm/sに低下しました
- フォローアップ： 1回のバランス調整で振動が0.8 mm/sに減少しました（システムが線形になりました）。
- レッスン： バランスを取る前に必ず緩みがないか確認してください
ベストプラクティス
診断チェックリスト
振動の問題を調査するときは、必ず緩みがないか確認してください。
- 多重高調波のスペクトルを分析する
- 位相再現性を確認する
- 疑わしいコンポーネントのタップテストを実行する
- すべてのボルトのトルクを確認する
- ひび割れ、摩耗、劣化を検査する
- まずは緩みを直す 他の診断や修正を行う前に
メンテナンスプロトコル
- PMスケジュールにボルトトルクチェックを含める
- ベースライントルク値を文書化する
- 時間の経過に伴うトルク緩和の傾向
- 重要な締結具にはねじロック剤を使用する
- 緩みが再発する場合は、繰り返し締め直すのではなく交換してください。
機械のゆるみは、機械振動の一般的な原因でありながら、見落とされがちです。ゆるみは、その特徴的な多重高調波特性、非線形挙動、そして他の診断・是正措置との干渉により、振動のトラブルシューティングの第一歩として、ゆるみの確認と是正が不可欠です。.
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