ベルトドライブの欠陥を理解する
ベルトドライブの欠陥 ベルト駆動の動力伝達システムで生じる問題には、ベルトの摩耗、損傷、または劣化、不適切なベルト張力、プーリーの位置ずれ、プーリーの摩耗や 偏心; そして共鳴。これらの一つひとつが特徴を刻み込む 振動 ベルトの速度、プーリーの回転速度、およびベルトの本数に関連する周波数で機械に信号を出力する――これが、それらを識別可能にする要因である 振動解析.
ベルト駆動は、直結や歯車駆動に比べればシンプルで経済的ですが、そのシンプルさゆえに、特有の振動源や故障モードが数多く存在します。これらを理解することは、効果的な機械診断において不可欠です。なぜなら、解析担当者がベルト固有の振動周波数を把握していない場合、モーター駆動装置におけるベルトの不具合が、モーターや被駆動機の不具合と誤認されやすいからです。
1. ベルト駆動の一般的な不具合
ベルトのずれ
プーリーが平行でない場合、またはベルトが溝の中央に位置していない場合：
- 症状： 高い 軸方向振動、シャフトと平行に。
- 頻度： 主にプーリーの軸回転数の1倍。
- ビジュアル： ベルトがプーリーの片側に寄って走行しており、摩耗が不均一になっている。
- 原因: プーリーの位置ずれ、 ベントシャフト、またはフレームの歪み。
- 効果: ベルトの摩耗の加速、ベアリングの横荷重、ベルト寿命の短縮
ベルトの張力が不適切
張力が少なすぎても多すぎても、それぞれ異なる形で問題を引き起こす。
- 不十分（緩すぎる）： ベルトの滑り、低周波振動、およびキーキーという音。この滑りは変動する形で現れ、 同期していない 構成部品、動力損失、ベルトの加熱およびガラス化、速度変動、およびプーリー間の目に見えるたるみ。
- 過度（きつすぎる）： 軸周波数域における高い軸受荷重と振動の増大により、軸受の摩耗が加速し、軸のたわみやベルトコードの断裂を引き起こします。点検時の兆候としては、ベルトを押した際のたわみが少なすぎる点が挙げられます。
ベルトの摩耗と劣化
- 表面摩耗： 滑らかで光沢のあるベルトの表面で、もはやグリップ力がなくなっている。
- クラッキング： 経年劣化、曲げ、環境暴露による表面のひび割れ
- コードの劣化： 内部補強材の劣化。
- サイドウォールの損傷： 位置ずれやプーリーの縁との接触によるほつれ。
- 振動： 全体的なレベルが徐々に上昇する一方で、測定ごとの変動が激しい。
ベルト共振
- ベルトのスパンは、固有振動数を持つ振動する弦のように振る舞う。
- 走行速度での励起によって、それが駆動される 共振.
- その結果、ベルトの目に見える振動やフラッターが生じます。
- ベルトの固有振動数（通常5～50 Hz）の周波数域で、騒音や振動が発生します。
- 解決策は、ベルトの張力を調整して（これにより固有振動数が変化します）か、アイドラーを追加することです。
プーリーの欠陥
- 偏心プーリー： ベルトの張力を周期的に変化させることで、1×の振動を発生させる。
- 磨耗した溝： ベルトの装着が不適切で、接触が不均一になっています。
- プーリーの損傷： 作業面に傷、へこみ、または腐食がある場合。
- プーリーが曲がっている： ぐらつきが生じ、ベルトの張力に周期的な変動が生じます。
2. 固有振動数
ベルト駆動の診断における重要なポイントは、その不具合が幾何学的特性から予測可能な周波数で現れるという点です。そして重要なことに、ベルト通過周波数は通常、同期周波数未満であり、軸の回転速度よりも低くなります。
ベルトパス周波数（BPF）
ベルト上の特定の点が、所定の位置を通過する頻度：
- 計算： BPF = ベルト速度（m/s）÷ ベルト長さ（m）。
- 別表記： BPF = (π × D × RPM) ÷ (60 × ベルト長)。
- 標準値: ほとんどの産業用ベルト駆動装置では1～20 Hz。
- 診断用： ベルトの欠陥は、BPFおよびその 倍音ベルトの故障は、ベルトが1回転するごとに各プーリーを通過するため、2×BPFの倍音が最も強くなることが多い。
これらの周波数を手計算で求めるのは、誤りが生じやすい。当社の ベルトドライブの欠陥頻度計算機 プーリーの直径、回転数、ベルトの長さを直接BPFおよびプーリーの周波数に変換し、 スペクトラム.
複数のベルト周波数
Vベルトシステムで一般的なマルチベルト駆動については：
- ベルトごとに有効長さがわずかに異なります。
- わずかな速度の差が ビート周波数.
- これは低周波の振幅変調として現れ、ビート周波数は約1～5 Hzである。
- マルチベルト駆動システムでは、ある程度のビートは正常ですが、顕著なビートはベルトの組み合わせが不適切なことを示しています。
プーリー周波数
- プーリーの回転速度： 各プーリーにつき1つのコンポーネント。
- 溝の数： 一部の設計では、溝数と回転数（RPM）の関数としてピーク値が見られる。
- 偏心プーリー： そのプーリーの軸回転数と同じ速度の1×コンポーネント。
3.検出と診断
振動解析
- スペクトル分析: BPF、軸回転数、およびそれらの高調波においてピークを探します。
- 軸方向の測定値： 軸方向の振動が大きい場合は、軸のずれが疑われます。
- ベアリングの振動： モーターと駆動機器のベアリングを比較し、原因箇所を特定してください。
- ビート周波数： 低周波変調により、多ベルトセット内のベルトのずれが明らかになる。
目視検査
- ベルトの状態： ひび割れ、光沢の喪失、ほつれ、欠けがないか確認してください。
- 摩耗パターン： 摩耗が不均一な場合は、アライメントやタイヤの空気圧に問題があることを示しています。
- ベルトのトラッキング： ベルトが溝の中央に位置しているか確認してください。
- プーリーの状態： 溝の摩耗、損傷、および堆積物の有無を確認してください。
- アライメント 定規またはレーザー測定器を使用して、プーリーの位置合わせを確認してください。
張力測定
- たわみ法： ベルトの中央部分を押して、たわみを測定します（目安として、スパン1インチあたり1/64インチです）。
- テンションメーター： ベルトの振動数や力を測定する専用機器。
- メーカー仕様： その結果を推奨張力と比較してください。
4. Balanset-1Aの適応場面
ベルト駆動装置は、ポータブルアナライザを使って特定しようとする不具合そのものと密接に関連しており、両者を区別することが診断の成否を左右する重要なポイントとなります。例えば、 バランセット-1A を捉える。 振幅 そして 段階 各コンポーネントの FFT スペクトルであるため、サブシンクロナスなベルト通過ピークを1×から明確に分離することができる アンバランス プーリーの数および任意の2倍の ずれベルトやプーリーの不具合が排除されたら、同じ測定器を使用して フィールドバランス 偏心または不均衡なプーリーが取り付けられている場合 — 測定、修正、および確認を行う 残留アンバランス ドライブを稼働状態のまま
5. よくある問題と解決策
- ベルトのスリップ： きしむ音、回転速度の変動、発熱、表面の滑り（グレイジング）――これらは、張力の不足、ベルトの摩耗、油分の混入、または過負荷によって引き起こされます。張力を強める、ベルトを交換する、プーリーを清掃する、または負荷を軽減することで解決できます。
- ベルトの早期摩耗： これは、アライメントのずれ、張力の不適切さ、環境要因、またはプーリーの摩耗が原因で発生します。正確なアライメント調整、適切な張力調整、プーリーの交換、および環境保護対策によって対処してください。
- 過度の振動： ベルトの共振、プーリーの偏心、ベルトの摩耗、または位置ずれが原因です。ベルトガイドやアイドラーを追加するか、プーリーを交換し、位置合わせを行うか、ベルトを交換してください。
- 動作音が大きい： ベルトの摩耗や滑り、位置ずれ、あるいは共振によって引き起こされる問題――これらは、ベルトの交換、プーリーの位置合わせ、張力の調整、あるいは制振対策を行うことで解決できます。
6. 予防保全
定期検査
- ベルトの状態を目視で確認する（毎月）。
- 張力の確認は、四半期ごと、またはメーカーの指示に従って行う。
- アライメントの点検は、毎年、またはベルト交換のたびに実施してください。
- ベルト交換時のプーリーの摩耗点検。
ベルト交換の実践
- マッチセット： マルチベルト駆動装置のベルトは、すべてまとめて交換してください。
- 適切な選択： 用途に適したベルトの種類とサイズを使用してください。
- まず整列する： 新しいベルトを取り付ける前に、プーリーの位置合わせを確認してください。
- 適切な張力調整： メーカーの仕様書に従ってください。
- 慣らし運転期間： 運転開始後24～48時間が経過したら、再度確認し、張力を調整してください。
7. 利点と限界
ベルト駆動の利点と欠点を理解することで、その欠点も適切に捉えられるようになる。
- 利点: 振動の吸収（ベルトの弾性により衝撃を吸収する）、過負荷保護（部品が破損する代わりにベルトが滑る）、速度比の調整（プーリーのサイズを変更することで）、経済性と簡便さ、そして良好な状態での静粛な運転。
- 制限事項: 定期的な交換が必要な有限の寿命、スリップによる効率の低下（通常2～5％）、ベアリングに横荷重をかける張力、中程度の出力にしか適さないこと、およびアライメントや環境への影響を受けやすいこと。
ベルト駆動系の不具合は、一般的に ベアリング または ギア故障…は、依然として機器の信頼性、効率、および騒音に大きな影響を及ぼします。ベルト特有の振動周波数や故障モードを把握することで、保守チームは効果的な監視と適切なタイミングでの対応が可能となり、ベルトの寿命を最大限に延ばすとともに、ベルト駆動機械を停止させてしまう予期せぬ故障を未然に防ぐことができます。
