振動振幅：機械の健全性の重要な指標

定義: 振動振幅とは何ですか?

振動振幅 振動の強さまたは重大さを表す指標です。機械が「どの程度」振動しているかを定量化し、状態監視や機械診断において使用される最も基本的なパラメータの一つです。振幅の時間的変化は、機械の不具合の兆候を示す最初の兆候となることがよくあります。周波数は故障の*種類*を診断するのに役立ちますが、振幅は故障の*重大さ*を判断するのに役立ちます。

振幅測定の重要性

振動振幅の追跡は、あらゆる予知保全プログラムに不可欠です。振幅の増加は、機械部品に作用する動的力の増加と直接相関します。これらのレベルを監視することで、以下のことが可能になります。

• ベースラインを確立する: 正常なマシンで振幅を測定すると、将来の比較の基準が得られます。
• トレンドマシンの健全性: 振幅の測定値を時間経過に沿ってプロットすることで、エンジニアは故障が発生するずっと前に徐々に進行する劣化を検出できます。
• アラームを設定する: 振幅レベルは、警告および危険アラームを設定するために使用され、機械の状態が著しく悪化したときに作業員に通知します。
• 重大度を評価する: 振幅の大きさは、問題の深刻度を直接示す指標であり、メンテナンス作業の優先順位付けに役立ちます。

振幅を測定するさまざまな方法

振動は動的な信号であり、その振幅はいくつかの方法で定量化できます。測定方法の選択は、機械の種類と求める情報によって異なります。

1. ピーク（Pk）振幅

ピーク値とは、振動波形がゼロ点または平衡点から一方向（正または負）に到達した最大振幅です。ピーク測定は、ギアの歯の破損やベアリングの深刻な欠陥など、短時間で大きな衝撃が発生する事象を評価するのに特に有用です。これは、振動サイクル中に部品に加わる最大の応力または力を示します。

2. ピークツーピーク（Pk-Pk）振幅

ピークツーピーク値は、振動部品が正の最大ピークから負の最大ピークまで移動する総距離です。これは部品の全体的な変位、つまり総運動量を表します。ピークツーピークは、主に以下の測定に使用されます。 変位クリアランスの評価に不可欠な要素です。例えば、回転軸が静止したベアリングハウジングと接触する危険性があるほど動いているかどうかを判断できます。

3. RMS（二乗平均平方根）振幅

RMS値は、振動の全体的な深刻度を評価するための最も一般的かつ有用な指標です。これは、波形の二乗値を時間経過にわたって平均し、その平方根をとることで算出されます。RMSの主な利点は、振動の強さと直接関連していることです。 エネルギー含有量 振動の破壊力と破壊力。RMS値は、最大ピーク値だけでなく、振動信号全体を時間経過にわたって考慮するため、機械の全体的な状態をより安定的かつ代表的に表す指標となります。ISO 10816などのほとんどの国際規格では、振動限界を規定するためにRMS速度が使用されています。

Pk、Pk-Pk、RMSの関係

完全な正弦波の場合、これらの値には単純な数学的関係があります。

• ピークツーピーク = 2 × ピーク
• RMS = ピーク / √2 ≈ 0.707 × ピーク

しかし、現実世界の機械に見られる複雑な非正弦波信号（多くの場合、衝撃や高調波を含む）では、この関係は成り立ちません。ピーク値とRMS値の比はクレストファクターと呼ばれ、それ自体が有用な診断ツールとなります。

どの振幅単位を使用するか?

振幅は変位、速度、加速度の単位で測定され、選択は対象となる周波数によって異なります。

• 変位（μm、ミル）: 構造的な動きや非常に遅い機械の不均衡など、低周波振動 (<10 Hz) に最適です。
• 速度（mm/s、in/s）： アンバランスやずれなどの最も一般的な機械障害が発生する中周波数帯域（10 Hz ～ 1,000 Hz）に最適な汎用インジケーターです。
• 加速度（g、m/s²）: ギアメッシュやベアリングの障害などの高周波振動 (> 1,000 Hz) に最適です。

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