振動解析における周波数の理解

定義: 振動周波数とは何ですか?

頻度 振動とは、ある一定の時間単位において、ある反復事象がどのくらいの頻度で発生するかを表す指標です。振動解析においては、物体が「どのくらいの速さ」で振動しているかを定量化します。機械の問題の根本原因を診断する上で、最も重要なパラメータです。振幅は振動の*重大度*を示し、周波数は振動の*発生源*を示します。

頻度の診断力

振動診断の基本原理は、様々な機械部品や電気部品が故障し始めると、特定の予測可能な周波数で振動を発生するというものです。機械の振動特性に含まれる周波数を特定することで、分析者は問題の原因となっている部品を正確に特定できます。これは、医師が聴診器を使って様々な病状を示す特定の音を聞き取るのに似ています。

それぞれの潜在的な障害には特徴的な周波数シグネチャがあります。

• 回転アセンブリ全体の問題、例えば アンバランス、シャフトの回転の周波数（1 倍の動作速度）で表示されます。
• 2つのシャフト間の位置合わせに関する問題、例えば ずれは、通常、実行速度の 2 倍 (2x) で表示されます。
• 転動体の欠陥 ベアリング 正確な形状とシャフト速度に基づいて周波数を生成します。
• 問題 ギア ギア メッシュ周波数 (GMF) で信号を生成します。GMF は歯の数とギアの速度を掛け合わせた値です。

周波数の単位

周波数はいくつかの異なる単位で表現されるため、それらすべてに精通することが重要です。

1. ヘルツ（Hz）

これは周波数の国際標準単位（SI単位）です。1ヘルツは1秒間に1サイクルに相当します。これは技術・科学分野で最もよく使われる単位です。

2. 1分あたりのサイクル数（CPM）

CPMは、機械の回転速度（通常は毎分回転数（RPM）で測定されます）に直接関連するため、産業メンテナンスで広く使用されています。1分は60秒なので、換算は簡単です。

CPM = Hz × 60

たとえば、30 Hz の振動は 1,800 CPM に相当します。

3. 注文

次数は機械の主動作速度の倍数です。動作速度自体は1次です。動作速度の2倍の振動は2次、3倍の振動は3次、というように続きます。これは、HzまたはCPM単位の絶対周波数が変化しても次数は一定であるため、速度が変化する機械の解析に特に役立ちます。例えば、不釣合いは機械の速度に関わらず、常に1次になります。

周波数はどのように決定されますか?

振動信号に含まれる周波数は、 高速フーリエ変換（FFT）加速度計は生の時間波形信号を収集し、FFTアルゴリズムはこの信号を処理して周波数スペクトルを作成します。このスペクトルは、複雑な振動を構成するすべての個々の周波数を明確に表示するグラフであり、分析者はピークを特定し、潜在的な故障源と照合することができます。

周波数、速度、加速度の関係

振動エネルギーの特定のレベルにおいて、変位、速度、加速度の振幅は周波数に大きく依存します。そのため、周波数範囲に応じて異なる測定単位が用いられます。

• 低周波: 排気量は最高です。
• 中音域: 速度は最高です。
• 高周波： 加速は最高です。

周波数を理解することは、振動解析の診断の可能性を解き放ち、生データを実用的なメンテナンス情報に変換する鍵となります。

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