曲がったシャフトの診断
A ベントシャフト これは、機械の ローター 恒久的に――塑性変形によって――変形し、その結果、その幾何学的中心線がもはや直線ではなくなってしまった。これにより、 振動 一見すると、まるで～のように見える署名 アンバランス または ずれ……だが、それには他とは一線を画す決定的な特徴が一つある： 運転速度時の高い軸方向の振動. その特徴を認識し、さらに 位相分析 — これこそが、エンジニアが、調整では決して解決できない不具合の調整に何時間も無駄に費やすのを防ぐのです。
1. 曲がったシャフトの性質
シャフトの曲がりは、シャフトの材料が弾性限界を超えて応力を受けた結果生じるものであり、そのため荷重が除去されてもたわみが元に戻らない。これにはいくつかの原因がある：
- 熱ストレス： 高温のローター――例えば、不均一に冷却されたタービンローターや、回転装置で回転させなかったローターなど――は、冷却・固化の過程で恒久的な湾曲を生じることがあります。これは一時的な サーマルボウ 温度が均一になると、それは消えてしまう。
- 機械的損傷： ローターの落下、強い衝撃、あるいは輸送中やオーバーホール時の乱暴な取り扱い。
- 共鳴破壊： 深刻な不均衡や位置ずれの状態での継続的な運転は、軸に過負荷をかけ、最終的に軸が破損する原因となり、一つの不具合が別の不具合を引き起こすことになる。
真の塑性変形と回復可能な変形とを区別しておく価値がある シャフトボウ：熱や重力の影響で曲がった軸は、使用中や休息後にまっすぐに戻ることがありますが、曲がったシャフトは変形したままとなり、物理的に矯正するか、交換する必要があります。
2. 曲がったシャフトの振動特性
最大の特徴は、 1倍 運転速度. この曲がり部分は、巨大で分散した重心の塊のように振る舞うため、シャフトが回転するにつれて、1回転につき1回 遠心力 不平衡の場合と非常に似ています。その見分け方となる指標は以下の通りです：
- 軸振動が大きい： 最も重要な兆候です。曲がったシャフトが回転すると、そこに固定された部品（カップリング、ベアリング、ローター本体など）が、シャフト軸に沿って前後に動かされます。これが 軸方向振動 半径方向（水平または垂直）の基準値の約50％を超える場合、シャフトの曲がりや著しい位置ずれが強く示唆されます。
- 同様のラジアル振動： 不平衡の場合と同様に、1× ラジアル振動 が高い。
- 主な1×周波数： その スペクトラム 通常は1×のピークが支配的ですが、2×の成分が現れることもあります。特に、曲がり部分がシャフトの中央付近にある場合にその傾向が見られます。
ラジアル画像は不平衡を非常に似せて示すため、実際に診断を確定させるのは、軸方向の測定値と、以下で説明する位相関係である。
3. シャフトの曲がりとミスアライメントの区別
曲がったシャフトと 軸心不整合 これらは、どちらも軸方向の振動を引き起こすため、振幅の点ではほぼ同じように見えることがあります。これらを区別する方法は 位相分析、aとの時間的関係を利用して タコメーター 参照機能によって可能になります。
- 手続き 半径方向と軸方向の 位相 内側と外側のベアリングの両方で測定を行い、計4回の測定値を取得した。
- 曲がったシャフトの兆候： シャフトが曲がっている場合、同じ半径方向の位置（例えば、各ベアリングの上部）で測定した軸方向の位相値は、おおよそ 180°の位相差 互いに。ローターの一方の端が湾曲によって前方に押し出されると、もう一方の端は後方に引き戻される。
- 位置ずれの表示： 典型的な角度のずれの場合、それらの軸方向位相の測定値は概ね 同位相 （0°に近い）。
カップリングの両端で位相測定を行うことで、2つの故障を区別するためのさらなる、そして多くの場合決定的な手がかりが得られる。 位相角計算機 評価の際に、これらのベクトル測定値を統合・比較するのに便利です。
4. シャフトの曲がりとアンバランスの区別
どちらの条件も高い1×方向の振動を引き起こしますが、純粋な アンバランス 軸方向の振動がほとんど発生しません。したがって、高い1×ピーク と組み合わせる 著しい軸方向の動きは、単なる不均衡ではなく、シャフトの曲がりや位置ずれを示唆している。
また、修正作業中には、実用的で、ほとんど診断的な意味合いを持つ行動も見られます。曲がったシャフトは、 バランシング追加する 修正重み ある軸受での振動を低減させつつ、別の軸受では振動を増大させる可能性があります。これは、曲がりという変形が、局所的な単一の質量ではなく、全体に分散した変形であるためです。もしローターのバランス調整が困難、あるいは不可能な場合――測定値が許容範囲に収まらない場合―― 残留アンバランス — そのような厄介な挙動は、単なるバランス不良ではなく、シャフトの曲がりを示す有力な証拠そのものです。
5. 確認と実測
決定的な確認方法は機械的なものです。ローターをVブロックまたは旋盤のセンター間に固定し、ダイヤルゲージでシャフトをなぞりながらその 振れ回り （計器の総表示値）。ある角度位置でピークを示す、顕著かつ再現性のある振れが生じている場合は、物理的な曲がりが確認されたことを意味し、その場合はシャフトを矯正するか、交換する必要があります。 軸のラジアル振れ計算機 これにより、測定されたTIRを中心線の真の偏心率と関連付けることができます。
ただし、機械を分解する前に、通常は稼働中の装置でまず故障箇所を特定します。例えば、次のような携帯型2チャンネルアナライザー バランセット-1A これにより、技術者は稼働中の機械のベアリングにおいて、両ベアリングの半径方向および軸方向で1×の振幅と位相を同時に測定することができます。これは、曲がったシャフトとアライメント不良を区別し、ローターが実際にバランスが取れない状態であることを確認するために必要な、まさに4点位相測定セットそのものです。この現場での測定により、曖昧な1×の異常兆候が、分解作業を開始する前に確かな診断へと変わります。
