バランス許容度を理解する
公差のバランス 最大許容量です 残留アンバランス …に残っている可能性がある ローター once バランシング 完了しました。これが受入基準であり、ローターが所定の用途において十分にバランスが取れているかどうかを判断する基準となります。許容誤差は、所定の半径における不均衡質量（グラム・ミリメートルまたはオンス・インチ単位）として、あるいは 振動 振幅（単位：mm/s またはミル）。これらの限界値は、主に以下の国際規格によって定められています。 ISO 21940 本シリーズは、ローターのタイプ、運転速度、用途に応じてバランス品質等級を割り当てることで、あらゆる業界において一貫性があり、安全で再現性の高い結果を提供します。
1. 寛容のバランスが重要な理由
適切な公差を設定することは、単にチェックリストを埋めるような単純な作業ではありません。そこには、いくつかの実用的な課題が関わっているのです：
- 安全だ： 過度の残留不平衡は、機械の故障を引き起こし、作業員や周辺の設備に危険を及ぼす可能性があります。
- 機器の耐用年数： 許容範囲内に収めることで、振動による影響を最小限に抑える 着る ベアリング、シール、および構造に配慮し、耐用年数を延ばします。
- 品質保証： 公差を明確に定義することで、作業のバランス調整における客観的な合格・不合格の基準が得られるため、品質が主観に左右されることはありません。
- 経済バランス： 許容誤差とは、完璧なバランスを実現するための莫大なコストと、許容できる性能との間の意図的な妥協点であり、不均衡をゼロにしようとするのは無意味である。
- 標準準拠: 公認された許容範囲を満たすことは、ベストプラクティスへの準拠を示すものであり、規制や保証によって求められる場合があります。
2. ISO 21940-11：主要規格
ISO 21940-11 — 長年親しまれてきたものの現代版 ISO 1940-1 — は、剛性ローターのバランス品質要件に関する国際的に認められた規格です。この規格では、バランス品質等級を次のように段階的に定義しています。 Gグレードここで、「G」は等級を表し、数値は許容される比不均衡偏心量であり、軌道速度（mm/s）で表される。
一般的なバランス品質等級
この規格は、G 0.4（最高精度）からG 4000（最低精度）までの等級を網羅しています。よく使用される等級には、次のようなものがあります：
- G 0.4: 精密研削盤用スピンドルおよびジャイロスコープ — 最高精度。
- G 1.0: 高精度工作機械用スピンドルおよびターボチャージャー。
- G 2.5: ガス・蒸気タービン、剛性ターボ発電機ローター、圧縮機、工作機械用駆動装置。
- G 6.3: 一般的な機械類の多く――2極電動機の回転子、遠心分離機、送風機、ポンプなど。
- G 16: 農業機械、破砕機、多気筒ディーゼルエンジン
- G40: 低速運転の装置、固定された4気筒ディーゼルエンジン
G値が小さいほど、許容公差は厳しくなり、許容される不均衡も小さくなります。逆に、G値が大きいほど、許容される不均衡は大きくなります。重要な点として、許容質量は回転速度にも依存します。特定の等級およびローターにおいて、許容される不均衡は運転速度の上昇に伴い減少するため、同じ質量のローターであっても、高速で回転するものは低速のものよりもはるかに精密にバランス調整を行う必要があります。
3. バランス公差の算出
許容される残留不平衡量は、ロータの質量、その運転速度、および選択されたバランス精度等級という3つの要素によって決まります。
許容残留不平衡の計算式
あなたあたり = (G × M) / (ω / 1000)
どこだ？
- あなたあたり = 許容残留不平衡（グラム・ミリメートル、g・mm）
- G = バランス・品質等級（例：G 6.3の場合は6.3）
- M = ローター質量（キログラム）
- ω = 角速度（ラジアン毎秒） = (2π × 回転数) / 60
RPMを使用した簡略化された式
日常的な使用においては、この関係は次のように単純化されます：
あなたあたり (g・mm) = (9549 × G × M) / RPM
ここで、Mはロータの質量（kg）、RPMは運転回転数、Gはグレード番号である。
実例
次のようなモーターの回転子について考えてみよう：
- 質量: 50 kg
- 動作速度: 3000 RPM
- 必要なバランス品質：G 6.3
あなたあたり = (9549 × 6.3 × 50) / 3000 = 100.4 g·mm.
したがって、このローターの許容残留アンバランス量はおよそ100 g・mmとなります。補正面の半径が100 mmの場合、これはその半径における残留アンバランス量が約1.0グラムに相当します。あらゆる機械の種類、質量、回転数についてこれらの計算を行い、その結果を各面ごとに割り振るには、無料の 残留アンバランス計算機 (ISO 21940-11)また、g・mmからaへの換算値を確認することもできます 遠心力 必要な場合はご利用ください。
4. シングルプレーン公差とツープレーン公差
算出された許容値は、1つの平面における総不平衡量に適用されます。 単面バランス. 。 のために 2平面（動的）バランスまた、ISO 21940-11では、2つの要素間に総許容値を配分するための規則が定められている 修正面、通常は、いずれの平面も過補正にならないよう、平面間の間隔やローターの形状に基づいて配分する。
5. 振動に基づく許容差
ISO 21940-11では不平衡質量の許容限界が定められているが、現場でのバランス調整では、組み立て済みの機械において測定器が直接計測するのは振幅であるため、その振幅が合格基準として採用されることが多い。
ISO 20816シリーズ
について ISO 20816 規格（ISO 10816および旧規格であるISO 2372に代わる現代の規格）は、許容される 振動の強度 RMS速度に基づく各種機械クラスの限界値。結果は評価ゾーンごとに報告される：
- ゾーンA： 新調された機械 — 振動が極めて少ない。
- ゾーンB: 制限のない長期運転に適している。
- ゾーンC: 短期間に限って許容可能であり、是正措置を計画すべきである。
- ゾーンD: 容認できない — 早急な是正措置が必要である。
実用的な現場基準
経験豊富な技術者たちは、いくつかの経験則も参考にしています：
- 振動が初期レベルの25%未満に低減された＝バランス調整の成功。
- 絶対振動が2.8 mm/s（0.11 in/s）未満 = ほとんどの産業機器で一般的に許容されます
- 残留振動が1.0 mm/s（0.04 in/s）未満の場合、バランスは極めて良好です。
6. 達成可能な公差に影響を与える要因
許容値が実際に満たせるかどうかは、いくつかの実務上の要因に左右されます。
機器の機能
- バランス調整器の測定精度。
- について 感度 振動センサーの。
- 補正重みを配置できる解像度。
ロータおよび機械の特性
- 機械的な状態 — 緩み、軸受の摩耗や基礎の問題があると、厳しい公差を満たせなくなる可能性があります。
- ～付近または～で稼働している 臨界速度 正確なバランス調整がはるかに難しくなる。
- システムの応答における非線形性。
現実的な制約
- 補正面のアクセス性。
- 利用可能な重量単位 — 材料は一定量単位でのみ追加可能です。
- 取り付け穴または取り付けポイントの角度分解能
7. 許容度とバランス能力
関連する3つの考え方を、明確に区別しておく価値がある：
- 指定公差： 規格または契約で定められた許容残留不平衡の最大値。
- 実現可能なバランス： 手持ちの装備や制約を考慮した際、実際に達成可能なレベル — これは バランスのとれた感度.
- 経済バランス： それ以上改善しても費用対効果が期待できなくなる点。
ほとんどの産業現場作業において、要求される許容誤差の2～3倍の精度で不均衡レベルを低減できれば、それは優れた成果であり、測定の不確かさや運用上の変動に対する余裕も確保できる。組み立て済みの機械では、この検証は現場で行われる――例えば、 バランセット-1A は1× 振幅と位相 補正前後の状態を比較し、運転速度においてローター自身の軸受における残留アンバランスが、選定されたISO 21940-11の等級範囲内に収まっていることを確認する。
8. 文書化および検収
公差のバランスに関する完全な記録には、指定された G級 または許容値；計算された許容残留不平衡（Uあたり); バランス調整後の測定された残留不均衡量；基準適合を示す明確な比較結果（測定値が許容値以下であること）；および受入の署名または記載。これにより、作業が仕様を満たしているという客観的な証拠が得られ、将来の保守評価の基準となる。
9. 公差を厳しくするか緩くするか
以下の場合には、より厳しい公差を設定することが妥当である 機械が高速で稼働する場合（安全性や軸受の寿命にとって極めて重要）、振動を極力抑える必要がある精密機器の場合、軽量または柔軟な構造体が振動の影響を受けやすい場合、あるいは振動に敏感な工程や機器の近くに設備が設置されている場合。
以下の場合には、公差を緩くしても差し支えない 当該機器は低速かつ高負荷用であり、堅牢な構造で振動に対する耐性が高く、短時間または不定期に使用される場合、あるいは経済的な理由が性能のわずかな向上よりも明らかに優先される場合にのみ使用される。
