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機械振動を排除する方法—診断、その後に対策
回転機械の過度な振動は軸受寿命を短縮し、シールを破壊し、溶接にひび割れを生じさせ、計画外の停止をトリガーします。バランス重量を追加する前に、原因が何であるかを知る必要があります アンバランス、ミスアライメント、緩み、軸受損傷、または共振 —各故障には独特の周波数フィンガープリントがあります。このページでは、そのフィンガープリントを読む方法と、アンバランスが確認されたら、実行速度での現地バランシングによってそれを排除する方法を示します。
要するにだ： 回転機械の振動を低減するには、まずFFTスペクトルを測定して支配的な周波数を特定します。1×RPMで位相角が安定したピークはアンバランスを示します—最も一般的で最も修正可能な原因です。Balanset-1Aを使用したフィールドバランシングは、振動センサとレーザータコメータを実行中の機械に装着し、2～3回の短い測定で正確な補正質量と角度を計算し、ロータをベアリングから取り外さずにアンバランスを排除します。典型的な作業は1時間未満で完了でき、通常、振動を70 %以上低減させ、軸受寿命を最大10×延長します。
実行する前に原因を診断する
異なる故障は異なる周波数および異なる方向で振動します。任意の対応を行う前に、振幅、位相、FFTスペクトラムを測定することで、対処している問題の正確な性質を把握できます。以下の表は概要リファレンス — ボルトに手を加える前に確認してください。
| 故障 | 支配周波数 | 方向 | Key clue | First action |
|---|---|---|---|---|
| 不均衡 | 1× RPM only | ラジアル | 位相は安定; 試験用ウェイトが振幅と位相の両方を変化させる | フィールドバランス (下記参照) |
| ずれ | 1× + 強い2× RPM | Axial elevated | カップリングが高温化; 軸方向と放射方向の比率が高い | シャフト列を最初に再アラインメントする |
| ベアリング損傷 | BPFO / BPFI / BSF (RPMの非整数倍) | ラジアル | 数週間にわたる総合的な上昇傾向; 回転速度変化との関連性なし | ベアリングを交換してから、バランスを取る |
| 構造上の緩み | 0.5×、1×、1.5×、2×… (多数の高調波) | 放射方向または軸方向 | 部分負荷でのラトリング; ノイジーなコムスペクトラム | 緩い要素をしめ付け/修復する |
| 共振 | 固有周波数付近のスパイク | 可変 | 位相が共振速度を通じて約180°シフト | 構造の脱調整または剛性化; バランスによる励振を低減 |
| 複合故障 | 複数のピーク、不安定な位相 | Mixed | 複数の故障が同時に存在する | 機械的な問題を最初に修正し、バランス調整は最後に行う |
経験則: 1× RPM成分が総振動エネルギーの80 %以上を占め、位相角が±5°以内で再現性があれば、アンバランスが主な原因であり、現地バランス調整が次のステップとして適切です。他の周波数が有意である場合は、バランス補正を行う前にそれらを解決してください。次の保守停止時に補正が変動します。
アンバランスの認識 — 最も一般的で修正可能な原因
アンバランスは回転機械の振動苦情の大多数の原因です。以下がその特徴的な兆候です：
アンバランスが発生する理由 — およびその代償
すべてのロータは、わずかな残留アンバランス — ISO 21940-11等級が制御するよう設計された小さな質量非対称性 — を伴って工場を出ます。運用中、そのバランスは変動します： 侵食とキャビテーション 羽根不均等に攻撃する 汚れと付着物 ファン羽根に非対称に蓄積し、溶接による修理または交換羽根が非対称質量を追加し、始動時または停止時の熱変形がシャフト中心線を曲げます。
なぜなら、遠心力は回転速度の2乗に比例するからだ。 四角 回転速度の、750 rpmでの数グラムのオフセットは3,000 rpmで数十キロニュートンの揺動力になります。この周期的な放射状荷重は転がり要素軸受を疲労させ、機械シールを緩め、グラウトを亀裂させ、固定ボルトを緩めます — その後、遊間を導入し、他のすべての振動源を増幅します。連鎖する振動損傷による計画外の停止は、通常、失われた生産と緊急労働にかかるコストが1時間の現場バランシング作業よりもはるかに大きくなります。
振動を半減させるとベアリングの寿命が延びる理由
現場バランシングによる振動除去方法 — ステップバイステップ
特定の修正に着手する前に、Balanset-1Aを使用して次の診断シーケンスに従います。ステップをスキップすることはバランシングが「機能しない」最も一般的な理由です：
- ベースライン振動を測定します。 全体レベル（mm/s RMS）、1×RPM成分振幅と位相、および完全なFFTスペクトラムを記録します。これにより、支配的なエネルギーが1×（アンバランス）であるか、他の周波数（他の欠陥）であるかが分かります。1×が支配的でない場合は、バランシングに進まないでください。
- 機械的欠陥を最初に解決します。 固定ボルトの緩み、軸受ハウジングの摩耗、シャフトのミスアライメント、および明らかな機械的損傷を検査します。必要に応じて締め付け、調整、交換し、再測定します。機械的欠陥は影響係数計算を破損させます。
- 試験質量でアンバランスを確認します。 既知の試験質量をロータの選択した角度位置に取り付け、再度実行します。1×での振幅と位相の明確な変化は、ロータが質量補正に応答することを確認します — あなたが扱っているのはアンバランスであり、他の何かではありません。
- デバイスに補正を計算させます。 Balanset-1Aは影響係数アルゴリズムを適用して、1つまたは2つの平面に対する正確な補正質量と角度位置を計算します。計算された角度に補正おもりを取り付けます（溶接、ボルト、またはクリップ）。
- ISO 20816 に照らして検証する。 最終的な測定実行により、残留振動が機械クラスのISO 20816受け入れゾーン内にあり、残留アンバランスがISO 21940-11 Gグレード許容差内にあることを確認します。Balanset-1Aは文書化されたレポートを保存します。
振動を低減するためにバランスをとる機器
- 産業用ファンインペラと遠心ブロワー
- ポンプロータと遠心インペラ
- 電動モータロータと発電機ロータ
- コンプレッサインペラとスクリューコンプレッサロータ
- ドライブシャフトとカルダンシャフト
- コンバインハーベスター・農業機械用ドラム
- プロセスロール・ドラムおよびシリンダー
- CNCスピンドルおよびツールホルダー
- タービンローターおよびターボチャージャーインペラ
- クラッシャー・セパレーター・遠心機ローター
- センサーと試験おもりを装着して安全に回転させることができるすべての剛体ローター
振動基準・バランス許容差
ISO 20816 （およびその前身である ISO 10816）は、運転速度で回転していない部分上で測定される振動レベル評価ゾーン A–D を定義しています。Zone A は新機械品質、Zone D は直ちに停止を意味します。ゾーン境界は機械グループ、出力、支持剛性に依存します。たとえば中型機械（15–300 kW、Group 2）の剛支持では Zone B/C 境界は 2.8 mm/s RMS である一方、大型機械（>300 kW、Group 1）の剛支持では 4.5 mm/s RMS です。深刻度を判断する前に、規格から適用されるグループと支持クラスを選定し、すべての機械に1つの一般限界を当てはめないでください。
ISO 21940-11 （旧ISO 1940-1）は、精密研削用スピンドル（G0.4）から農業用駆動機（G40）までの残留不釣り合いG等級を規定しています。一般的な産業目標値として、送風機およびブロワーG6.3、ポンプおよびコンプレッサーG2.5、電動機G2.5～G1.0、精密スピンドルG1.0またはそれ以上です。お客様の機器製造業者が指定するG等級に合わせてバランス調整を行い、バランス調整報告書に記載された残留不釣り合い値を提供します。当社の 残留アンバランス計算機 を使用して、開始前に許容誤差を調べてください。
| Equipment type | 典型的なG等級 | G value = eあたり × ω (mm/s) |
|---|---|---|
| 精密研削用スピンドル・ジャイロスコープ | G0.4 | 0.4 mm/s |
| ガスタービンローター・ターボチャージャー | G1.0–G2.5 | 1–2.5 mm/s |
| 遠心ポンプインペラ・電動機 | G2.5 | 2.5 mm/s |
| 産業用送風機・ブロワー・遠心機 | G6.3 | 6.3 mm/s |
| プロセスロール・ドラム・汎用機械 | G6.3–G16 | 6.3–16 mm/s |
| 農業機械・建設機械 | G16–G40 | 16–40 mm/s |
Note: the G number itself is the product eあたり × ω in mm/s. The permissible residual specific unbalance depends on service speed: eあたり [g·mm/kg] = 9549 × G / n, with n in rpm — e.g. G6.3 at 3000 rpm gives eあたり ≈ 20 g·mm/kg.
バランセット-1A-完全なフィールドバランシングキット
このページに書かれていることは、すべて1台の携帯型測定器で可能です。 バランセット-1A。これは2チャネル動的バランサーおよび振動分析計であり、任意の剛体ローターをバランス調整します 各機械固有のベアリング内で、運転速度で, このソフトウェアは、3ラン影響係数法を使用して、正確な補正質量と補正角度を計算し、レポートを保存します。
フルキットの内容
1,975ユーロ - フルキット, 在庫あり, VATインボイス
- インターフェース測定ユニット（USB、2チャンネル）
- 振動加速度ピックアップ2個（ケーブル4m、オプション10m）
- レーザータコメーター/光学式位相センサー (50-500 mm)
- センサー用マグネットスタンド
- 試用・補正用デジタルスケール
- Windowsバランシング＆分析ソフトウェア
- プラスチック輸送ケース
フルキット
ユニット・センサー2個・レーザータコメーター・マグネットスタンド・デジタルスケール・ソフトウェア・運搬ケース。箱から出してすぐにバランシングを開始するために必要なものすべて。
OEMセット
ユニット・センサー2個・レーザータコメーター・ソフトウェア。スタンド、スケール、ケースをすでにお持ちのインテグレーター、またはバランシングマシンにユニットを組み込むインテグレーター向け。
| パラメータ | 値 |
|---|---|
| 測定チャンネル | 2（シングル＆2プレーンバランシング） |
| 振動速度範囲 | 0.2–80 mm/s RMS |
| 周波数範囲 | 5–1000 Hz（550 Hz 超では振幅誤差 ≤10%） |
| 測定精度 | フルスケールの±5% |
| 方法 | 3ランの影響係数（1面または2面） |
| 分析 | 1×での振幅と位相、FFTスペクトラムと波形、保存されたレポート |
| ラップトップ | 付属していません（Windows PC、ご要望に応じてご利用いただけます） |
実例に基づいた振動低減事例
無料の振動・バランシング計算ツール
振動低減FAQ
ロータをバランシングしたのに、機械がまだ振動します — なぜですか？
不釣り合いとミスアライメントのどちらが問題か、どうやって判定すればよいですか？
ベアリング損傷もある機械をバランシングできますか？
ISO 20816に従い、許容できる振動レベルはどの程度ですか？
回転機械の振動とバランスをどのくらい頻繁に点検すべきですか？
バランシング直後に振動が再び発生する場合はどうするか？
故障を診断する—その後、それを排除する
Balanset-1Aは振動振幅、位相、および全FFTスペクトラムを測定するため、修正に着手する前に根本原因を確認でき、その後、運転速度で任意の剛性ロータをその自身の軸受内でバランシングし、結果をISO 20816およびISO 21940-11に従って記録できます。
