回転機械の偏心を理解する

定義: 偏心とは何ですか?

ローターダイナミクスの観点からは、 偏心 ローターの質量中心（重心とも呼ばれる）と幾何学的中心（形状またはシャフトの真の中心）との間の半径方向の距離またはオフセットを指します。完全にバランスの取れたローターでは、これら2つの中心は一致するはずです。しかし、製造上の欠陥や材料密度の不均一性により、ほとんどの場合、偏心が生じます。偏心したローターが回転すると、オフセットされた質量中心が遠心力を発生させ、これが振動の根本的な原因となります。 アンバランス.

偏心とアンバランスの直接的な関係

偏心とアンバランスは根本的に関連しています。アンバランスは、与えられた速度における偏心の影響の*尺度*であり、偏心は*物理的な原因*です。アンバランスの量は、ローターの質量と偏心量に正比例します。

式は簡単です:

不釣合い（U）＝質量（M）×偏心（e）

この関係は、偏心がいかに重要であるかを浮き彫りにしています。重量のある高速ローターにわずか数マイクロメートルの偏心があっても、大きな不均衡力が生じ、激しい振動やベアリングの急速な摩耗につながる可能性があります。

偏心の種類

さまざまな形態の偏心とそれに関連する幾何学的欠陥を区別することが重要です。

1. 質量偏心

これは上で定義した真の偏心、つまり質量中心と幾何学中心の間のオフセットです。これは不均衡の原因となるタイプであり、あらゆるバランス調整手順の対象となります。ローターが静止している状態では、目視したり、ダイヤルゲージで直接測定したりすることはできません。

2. 幾何学的偏心（ランアウト）

これはローターの表面が完全な円からどれだけずれているかを表します。これはシャフトまたはローターがどれだけ「真円ではない」かを示す指標です。これは「 機械的な振れ例えば、シャフトジャーナルがわずかに楕円形になっている場合や、プーリーがシャフト上でわずかに中心からずれて加工されている場合などです。このような不完全性は、ダイヤルゲージを用いて低速回転中に測定できます。これは直接的に質量アンバランスを表すものではありませんが、偏心した形状はしばしば質量アンバランスの一因となります。

3. 電気的ランアウト

これは物理的な欠陥ではなく、非接触型近接プローブで発生する測定誤差です。ローター表面の透磁率や導電率にばらつきがある場合、プローブは幾何学的な振れを模倣した誤った測定値を示す可能性があります。ローターの動的試験では、この「ノイズ」を考慮する必要があります。

偏心の原因

質量偏心は、さまざまな手段を通じてローターに導入されます。

• 製造許容範囲: 完璧な製造工程は存在しません。機械加工、鋳造、組み立てにおいて、必ずわずかな誤差が生じます。
• 不均一な材料密度: 鋳造品や鍛造品内の介在物、空隙、または多孔性は、材料が完全に均質ではないことを意味し、質量の中心が移動します。
• 非対称デザイン： クランクシャフトなどのコンポーネントは本質的に非対称です。
• アセンブリ エラー: プーリーまたはベアリングがシャフトの中心に完全に配置されていない場合、偏心質量が発生します。
• 熱変形: 加熱や冷却が不均一になると、ローターが湾曲し、一時的に質量中心が移動することがあります。これは熱ベクトルと呼ばれます。

偏心への対処方法

偏重心は不均衡の原因となるため、以下のプロセスで修正されます。 バランシング技術者は、少量の重量を追加または削除することで、ローターの質量中心線を幾何学的中心線と効果的に一致させる反対力を作り出し、正味の遠心力とそれに伴う振動を最小限に抑えます。

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