ローターバランス調整 — 手順、種類 ＆標準
回転機械のバランス調整に関する完全なガイド: 静的および動的 (単一平面および 2 平面)、影響係数法、ISO 21940 許容値、現場でのバランス調整、および修正手法。
本ガイドは、Vibromeraが採用している現場バランシングの手法を反映しています。Vibromeraの2面測定器Balansetは、以下で説明する影響係数法を実装しています。
同じテーマを購入判断の観点から見るには、こちらをご覧ください ポータブルバランシングマシンの選び方.
静的バランスと動的バランス
2つの基本的なバランスタイプ - ローターの形状と存在するアンバランスの種類によって決まります
| 基準 | 単面 | 2平面 |
|---|---|---|
| アンバランスタイプを修正 | 静的のみ | 静的 + 結合（動的） |
| ローター形状 | L/D < 0.5（円盤状） | L/D > 0.5（伸長） |
| 実行回数 | 2（初回＋トライアル） | 3～4（最初の試行＋2回の試行、またはクロスカップリング） |
| 必要なセンサー | 加速度計1個 + タコメーター | 2つの加速度計とタコメーター |
| ベアリングの振動パターン | 1×で同位相 | 位相は変化する（同位相ではない、180°ではない） |
| 典型的なローター | ファンインペラ、プーリー、研削ホイール | モーター、ポンプ、ロール、タービン、シャフト |
| ISO平面の推奨 | ISO 1940-1 §4.3に準拠したナローローター | すべての細長いローターの標準 |
| Balanset-1Aモード | F2 | F3 |
バランス調整手順
影響係数（試験重量）法 - 現場および工場でのバランス調整の標準的なアプローチ
なぜバランスを取るのか？そのメリット
回転機械における振動の原因はアンバランスです。アンバランスを修正することで、目に見える効果が得られます。
ローターバランスとは？
ローターバランシング 回転体の質量分布を改善し、その重心が幾何学的な回転軸と一致するようにするプロセスです。これにより遠心力が最小限に抑えられ、振動が減少します。 ベアリング 荷重、騒音、エネルギー消費。補正は、振動測定と位相解析に基づき、特定の位置と角度で重量を追加または除去することで行われます。合格基準は次のように定義されます。 ISO 1940-1 (ISO 21940-11) Gグレード. 2つのタイプは 静的（単面） ディスク状のローターと 動的（2平面） 細長いローター用。
アンバランス 回転機械における最も一般的な振動源です。製造公差、材料の不均質性、腐食、堆積物の蓄積、損傷などにより質量分布が不完全な場合、遠心力が発生し、速度の2乗に比例して増大します。低速時の小さなアンバランスは、高速時には破壊的な影響を及ぼしかねません。
バランス調整は、振動応答を繰り返し測定し、残留質量が減少するまで質量分布を調整することで、この問題に対処します。 アンバランス 許容範囲内です。これは製造工程（工場でのバランス調整機を使用する場合）と保守工程（設置された装置での現場でのバランス調整）の両方です。
影響係数法
現代のバランス調整は、専用機でも現場でも、 影響係数（試験重み）法. 物理的原理：既知の位置にある既知の質量が振動をどのように変化させるかがわかれば、元の不均衡を打ち消すために必要な質量と位置を計算できます。
2面バランスの場合、システムは2×2行列（面間の相互干渉を考慮した4つの影響係数）になりますが、原理は同じです。 バランセット-1A この問題は自動的に解決されます。オペレーターはマシンを稼働させて試用用の重量を取り付けるだけです。
トライアルウェイトの選択
試験荷重は、危険な負荷を発生させることなく、振動に顕著な変化（理想的には初期レベルの10～30%）をもたらす必要があります。有用な初期推定値：
バランスを取るタイミング — 振動シグネチャー
振動が不均衡によって引き起こされているのか、それとも ずれ, 、緩み、または ベアリングの欠陥?
頻度： 正確に1×RPM（回転速度）で優位なピークが見られ、 FFT のスペクトルを持つ。
方向： 主に放射状（水平および垂直）です。軸方向の成分は小さいです。
フェーズ 1倍で安定した繰り返し位相角。位相は時間経過とともに変化しません。
速度依存性: 振幅は速度の二乗（ω²に比例）に比例して増加します。
ずれとの対比: ミスアライメントにより、2倍および/または軸方向1倍の大きな成分が発生します。ベアリングの欠陥により、非同期周波数が発生します。
バランス調整を行う前に必ず診断結果を確認してください。 バランセット-1A スペクトルアナライザー（F1モード）は、 FFT スペクトルにより、バランスを取る前に 1× が優勢であることを確認できます。
修正方法
質量の追加
- クリップオンウェイト: スプリングクリップ式の亜鉛または鋼製の重り。ファンやホイールなどによく使用されます。素早く簡単に取り付けられますが、固定は永久的ではありません。
- ボルトオンウェイト: タップ穴またはTスロットにボルトで固定する精密ウェイト。大型ローターやタービンの標準です。
- 溶接ウェイト: ローターに仮溶接された鋼板または鋼棒。恒久的な構造。重工業用ファンや破砕機のローターによく使用されます。
- エポキシ/パテ: 金属フィラー入りの二液型接着剤。凹凸のある表面に適しています。中温での使用に限られます。
- セットスクリュー： ラジアル穴にねじ込みます。カップリングハブやスピンドルによく使用されます。調整可能です。
質量の除去
- 穴あけ： 重い箇所から物質を除去します。除去する質量を正確に制御します（質量 = 密度 × 体積）。不可逆です。
- 粉砕/研削: リムまたは表面から材料を除去します。タービンホイールやブレーキローターなどでよく使用されます。
重量分割
正確に計算された角度がアクセス可能な位置の間（例えば、カップリングのボルト穴の間）にある場合、補正はベクトル分解を使用して2つの隣接する位置間で分割されます。 バランセット-1A 自動重量分割計算機が含まれています。
フィールドバランシング（現場）
フィールドバランスとはローターのバランスをとることを意味する 機械から取り外すことなく。これにより、分解によるダウンタイムがなくなり、工場でのバランス調整では再現できない実際の動作条件（アライメント、ベアリングのプリロード、基礎の影響）を考慮することができます。
バランセット-1A 完全なポータブルフィールドバランシングシステムです：2チャンネル振動分析装置、レーザータコメーター、内蔵 ISO 1940 公差計算機能、単面（F2）および二面（F3）バランスモード、自動重量分割機能、および正式なバランスレポート生成機能（F6）を備えています。測定精度：速度±5%、位相±1°。G16からG2.5まで対応。
バランセット-4 複雑なマルチベアリングローターや複数のマシンの同時監視のために 4 チャネルまで拡張できます。
フィールドバランシングの利点
- 分解不可： 大型マシンのダウンタイムを数時間または数日節約します。
- 実際の動作条件: アライメント、ベアリングのプリロード、熱状態、基礎の影響が含まれます。
- トリムバランス調整: ショップバランス調整では対処できない、アセンブリによって生じたアンバランスを修正します。
- メンテナンス後の検証: インペラ交換、カップリング交換、ベアリングオーバーホール後のクイックチェック。
標準と許容範囲
バランス調整は「可能な限り」ではなく、「許容範囲内」で行う必要があります。許容範囲は国際基準によって定義されています。
| 標準 | 主題 | 主要コンテンツ |
|---|---|---|
| ISO 1940-1 / ISO 21940-11 | バランス品質等級（G等級） | G 0.4～G 4000スケール。計算式：Uper = (9 549×G×M)/n。G 6.3 = ファン、ポンプ、モーターの標準。 |
| ISO 1940-2 / ISO 21940-2 | 語彙 | 定義: アンバランスの種類、ローターの分類、機械の種類、品質用語。 |
| ISO 14694 | 産業用ファン | 工業用ファンに特化した BV ファン用途カテゴリ、バランス等級、および振動制限ガイダンス。 |
| ISO 10816 / ISO 20816 | 機械振動評価 | 運用上の 結果 バランス品質の測定結果。ゾーンA/B/C/D分類。 |
| ISO 21940-12 | フレキシブルローター | 最初の曲げ臨界速度を超えるローター用の多速度、多平面手順。 |
| ISO 21940-14 | バランス調整手順 | 複数平面でのバランス調整に関する一般的な手順。 |
| API 610 / API 617 | 石油ポンプ/コンプレッサー | ローターバランス要件についてはISO 1940 Gグレードを参照してください。 |
実例
機械： 22kW遠心供給ファン、回転速度1,460rpm、インペラ質量38kg。過度な振動：駆動側ベアリングで8.2mm/s RMS。FFT解析により、安定した位相を持つ1倍のピークが支配的であることが確認された。
セットアップ： バランセット-1A DEベアリングにセンサー、シャフトにレーザータコメーター。モードF2（単面 - L/D < 0.4）。
ステップ1: 初期実行: 47°で8.2 mm/s。
ステップ2: 試験重量: ファン ハブ上で 0°、R = 200 mm で 15 g。
ステップ3: 試運転：112°で5.9 mm/s。
ステップ4: ソフトウェアは計算します: 修正 = 198°で22g, 、R = 200 mm。
ステップ5: 22gの溶接用ウェイトを198°に設置します。試験用ウェイトを取り外します。
ステップ6: 検証する： 0.9 mm/秒. ISO公差 G 6.3 → Uper = 1 570 g·mm。達成値: ~180 g·mm。✅ 合格。
機械： 45kWモーター＋遠心ポンプ、回転速度2,950rpm、ローター質量55kg。振動：DEベアリング6.1mm/s、NDEベアリング4.8mm/s。位相差約140° → 動的アンバランス。
セットアップ： Balanset-1A、2つのセンサー（DE + NDE）、モードF3。補正面：カップリングハブ（面1）とモーターファン端（面2）。
実行: 初期 → 試行平面1（0°で10g） → 試行平面2（0°で8g）。
結果： ソフトウェアは2×2行列を解きます。訂正：平面1 = 245°で18g、平面2 = 68°で12g.
検証する： DE： 0.7 mm/秒、NDE： 0.5 mm/s。G 6.3 制限: 1 122 g·mm。✅ 両方の面とも許容範囲内です。
機械： ハンマーミル粉砕機、回転速度980rpm、ローター質量420kg。ハンマー交換後、振動は14.5mm/sに増加しました。
仕様： G 16（高負荷、過酷な条件）。Uper = 9 549 × 16 × 420 ÷ 980 = 65 500 g・mm.
手続き 単面（円盤状ローター）。リムの0°位置で150gの試験重量を負荷。補正： 315°で280g. 溶接鋼板。
結果： 2.8 mm/秒。残留量約5 600 g·mm。✅ G16制限内に十分収まっています。
関連トピック
- ISO 1940-1: Gグレード許容差システム — バランス調整結果の合否判定基準。
- ISO 1940-2: 語彙 — すべてのバランス調整用語の定義。
- バランス品質グレード: インタラクティブなGグレード計算機。
- アンバランス: バランス調整によって改善される物理的な状態。
- ISO 14694: ファン向けの BV カテゴリと振動制限。
- 倍音: 1×（アンバランス）と2×（ミスアライメント）およびその他の順序を区別します。
- 固有振動数: 剛性/柔軟性ローター境界 — バランスアプローチに重要。
よくある質問 - ローターバランス調整
手順、種類、診断、基準
▸ ローターバランスとは何ですか?
▸ 静的バランスと動的バランスの違いは?
▸ 試験重量法はどのように機能しますか?
▸ 単面か二面か?
▸ 許容差に関する ISO 規格は何ですか?
▸ ローターを取り外さずに、その場でバランス調整できますか?
▸ 一般的な修正方法は何ですか?
▸ それがずれではなく、アンバランスであることをどうやって知ることができるのでしょうか?
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