プラットフォーム設計パラメータ
ISO 21940、ISO 2041、およびバランシングマシンの設計原則に基づく
プラットフォーム設計結果
春の要件
必要な総剛性:
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個々のスプリングの硬さ:
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スプリング線径（推定）:
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動的特性
プラットフォームの固有周波数:
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最小速度での周波数比:
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最大速度時の周波数比:
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静的たわみ:
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パフォーマンス予測
最低速度での伝達率:
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最高速度での伝達率:
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検出可能な最小不均衡:
—
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設計に関する推奨事項:
バランスプラットフォーム設計理論
ソフトベアリングマシンとハードベアリングマシン
ソフトベアリング： プラットフォームの固有振動数 最小ローター速度<30%
- 不均衡に対する感度の向上
- より広い速度範囲に対応
- 大規模な基礎を必要としない
- 外部振動の影響を受けやすい
ハードベアリング: プラットフォームの固有振動数 > 最大ローター速度の3倍
- より安定した測定
- 生産バランスの最適化
- ローターの変化に対する感度が低い
- 非常に硬いサポートが必要
自然周波数選択
fn = (1/2π) × √(k_total / m_total)
ソフトベアリングの場合: fn < 0.3 × (RPMmin / 60)
ハードベアリングの場合: fn > 3 × (RPMmax / 60)
バネ剛性計算
k_total = (2π × fn)² × (m_rotor + m_platform)
k_individual = k_total / n_springs（並列配置の場合）
感度に関する考慮事項
プラットフォームの感度は以下に依存します。
- 質量比（プラットフォーム/ローター）
- 固有周波数分離
- 減衰レベル
- センサーの配置と種類
重要な設計チェック
- 春の盛り上がり: バネ固有振動数 > プラットフォーム振動数の13倍
- 静的たわみ: スプリングの固体高さを超えてはならない
- 横方向の安定性: プラットフォームの揺れモードを防ぐ
- 基礎隔離: 必要に応じて二重隔離を検討する
代表的な用途
| ロータータイプ | 速度範囲 | プラットフォームタイプ | 典型的なfn |
|---|---|---|---|
| 小型ローター | 1000～10000回転 | ソフトベアリング | 2～5 Hz |
| 電気モーター | 600～3600回転 | ソフトベアリング | 1～3 Hz |
| タービン | 3000～20000回転 | ソフトベアリング | 5～15 Hz |
| クランクシャフト | 300～2000回転 | ハードベアリング | 100Hz以上 |
使用例と値の選択ガイド
例1：電動モーターバランス調整機
シナリオ： 1500～3000 RPMで動作する最大50 kgの電気モーター用バランスプラットフォームを設計します。
- ローター質量: 50 kg（最大モーター重量）
- プラットフォーム質量: 100 kg（安定性のためのローター質量の2倍）
- 速度範囲: 1500～3000回転
- プラットフォームタイプ: ソフトベアリング（感度向上）
- スプリング： コーナーに4つのスプリング
- ダンピング: 光（ζ = 0.05）
- 最大たわみ: 25ミリメートル
- 結果： fn ≈ 6.25 Hz、バネ剛性 ≈ 5.8 kN/m
例2：大型タービンローター
シナリオ： 高速タービンローター、200 kg、10000～20000 RPM
- ローター質量: 200キロ
- プラットフォーム質量: 300 kg（重いローターの場合は1.5倍）
- 速度範囲: 10000～20000回転
- プラットフォームタイプ: ソフトベアリング
- スプリング： 6本のスプリング（安定性のために六角形）
- ダンピング: 中程度（ζ = 0.1）
- 最大たわみ: 15 mm（精度のために硬め）
- 結果： fn ≈ 41.7 Hz、非常に硬いバネが必要
価値観の選択方法
プラットフォーム大量選択
- 軽量ローター（50kg未満): プラットフォーム質量 = ローター質量の2～3倍
- 中型ローター（50～200 kg）： プラットフォーム質量 = ローター質量の 1.5～2 倍
- 重いローター（> 200 kg）: プラットフォーム質量 = 1～1.5×ローター質量
- ルール： プラットフォームが重いほど安定するが、感度は低下する
プラットフォームタイプの選択
- ソフトベアリング： いつ選択するか:
- 広い速度範囲が必要
- 高感度が必要
- 研究開発アプリケーション
- 可変ロータータイプ
- ハードベアリング: いつ選択するか:
- 生産バランス
- 単速操作
- 重いローター
- 利用可能な最小限の基礎
スプリング構成
- 3つのスプリング（三角形） 最低限の安定性、軽いローターのみ
- スプリング4個（長方形） 最も一般的で、長方形のプラットフォームに適しています
- 6つのスプリング（六角形） 大型/重量級ローターの安定性向上
- 8～12個のスプリング: 非常に大規模なプラットフォームまたは特別な要件
減衰要件
- 減衰なし: 共振から遠い剛性ローター
- 光（ζ = 0.05）： ほとんどのアプリケーションで標準的な選択肢
- 中程度（ζ = 0.1）: 共鳴を通過するとき
- 重い（ζ = 0.2）： フレキシブルローターまたは特別な要件
最大たわみ
- 10～15mm: 高精度、小型ローター
- 20～30mm: 標準アプリケーション
- 30～50mm: 大型/重いローター
- ルール： スプリングの自由長は80%を超えてはならない
📘 バランスプラットフォーム計算機
2平面ローターバランス調整用バランスプラットフォームを設計します。ISO 1940-1に準拠し、プラットフォームの固有振動数、バネ剛性、感度を計算します。
ソフトベアリング：fn < 0.3 × fmin | ハードベアリング: fn > 3 × fmax
💼 アプリケーション
- ファンバランス調整（ソフト）: ローター45 kg + プラットフォーム35 kg = 80 kg。回転速度: 1480 RPM = 24.7 Hz。必要なfn < 0.3×24.7 = 7.4 Hz。設計：fn = 6 Hz。バネ：4 × 22 kN/m。感度：0.5 g·mm/kgのアンバランスを検出。
- ターボチャージャー（ハード）: ローター12kg、24000 RPM = 400 Hz。必要なfnは3×400 = 1200 Hz。非常に剛性の高いプラットフォームまたは剛性の高いスタンド。加速度計による測定。
- ポンプローター（ソフト）: 185 kgローター、2980 rpm。プラットフォーム：95 kg。fn = 4.2 Hz。変位：8 mm。減衰：中（ζ=0.1）。2 g·mm/kg（G2.5クラス）を検出。
プラットフォームの種類:
ソフトベアリング： 低fn。大きな変位。相対的なローター振動を測定。可変速を含むあらゆる速度に対応。
ハードベアリング: 高いfn。堅牢な構造。絶対振動を測定。固定速度、コンパクトな設計に最適。
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