サブハーモニクスを理解する

1. 定義: サブハーモニックとは何ですか?

A 低調波 は、 振動 スペクトラム 基本強制周波数の整数分の一で発生する。機械解析において、この基本周波数はほぼ常に 走行速度（1倍）.

サブハーモニクスは1/2X、1/3X、1/4Xなどの周波数で現れ、 同期していない 振動は主同期速度（1X）より低い周波数で発生するため、振動と呼ばれます。一連の低調波（例：1/2X、3/2X、5/2X）の存在は、特定の種類の機械故障の典型的な兆候です。

2. 低調波の主な原因

サブハーモニクスはハーモニクス (2X、3X) ほど一般的ではありませんが、発生した場合は、次の問題のいずれかを強く示す指標となることがよくあります。

a) 機械的な緩み

これは分数調波、特に1/2倍波成分の最も一般的な原因です。ハウジング内のベアリングや緩んだ取り付けボルトなど、部品が緩んでいる場合、非線形の「バウンス」または「ガタガタ」効果が発生する可能性があります。この種の衝撃は、システムを励起し、主振動周波数（1倍波）の半分の周波数で応答させる可能性があります。

1Xピークに1/2X、3/2X（1.5X）、5/2X（2.5X）などの低調波が連続して現れるスペクトルは、典型的な構造上の緩みの兆候です。この緩みにより、シャフトが実質的に1回転おきに衝撃を受けるようになり、1/2Xピーク群が形成されます。

b) ジャーナルベアリングの不安定性

流体膜軸受またはジャーナル軸受を備えた機械において、サブハーモニクスは油膜の不安定性を示す重要な指標です。サブハーモニクスは、シャフトを支持するオイルウェッジの運動によって生じる自励振動です。

• オイルワール: この現象は通常、回転速度の0.42倍から0.48倍の周波数で発生します。これは、油膜自体がベアリングクリアランス内で回転（旋回）し始め、シャフトを押し出すことによって発生します。多くの場合、0.5倍未満の周波数で強い明確なピークを示します。
• オイルホイップ： これは、オイルの渦の周波数がローターの最初の固有周波数（臨界速度（この現象が起こると、振動は非常に激しくなり、破壊的な影響を与える可能性があります。周波数は固有振動数に「固定」され、機械の速度を上げても変化しません。）

c) その他の原因

• ベルトドライブの問題: 摩耗または損傷したベルトは、ベルトの回転速度に関連した低調波周波数を生成することがあります。この低調波周波数は通常、駆動プーリまたは従動プーリの速度よりも低くなります。
• ブレードまたはベーンの通過周波数: ポンプやファンの場合には、同期以下のピークは流れの乱流や回転失速状態に関係している可能性があり、これは 1X の正確な割合ではない可能性がありますが、それでも動作速度を下回っています。

3. 分析と確認

スペクトルに低調波が観測された場合、正確な周波数を特定することが非常に重要です。0.50Xのピークは、緩みと関連している可能性が非常に高いです。0.47Xのピークは、ほぼ確実にオイルホワールです。1/2X、3/2Xなど、完全な系列が存在する場合は、緩みが強く示唆されます。

分析する 時間波形 も役立ちます。緩みは、多くの場合、衝撃や切断の証拠を示しますが、オイルワールは、より複雑な変調信号として現れる場合があります。

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