ギアメッシュ周波数とは？ギアボックス診断• ポータブルバランサー、振動アナライザー「Balanset」は、破砕機、ファン、マルチャー、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用できます。 ギアメッシュ周波数とは？ギアボックス診断• ポータブルバランサー、振動アナライザー「Balanset」は、破砕機、ファン、マルチャー、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用できます。

ギアメッシュ周波数とは？ギアボックス診断

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ギアの噛み合い頻度を理解する

定義: ギア メッシュ周波数とは何ですか?

ギア噛み合い周波数 （GMF、歯かみ合い周波数または歯のかみ合い周波数とも呼ばれる）は 振動 ギアの回転中に、ギアの歯が接触したり離れたりする際の噛み合いによって発生する周波数。これは、ギアの歯数と回転速度の積として計算されます（GMF = 歯数 × 回転数 / 60）。GMFは歯が噛み合う速度を表し、通常、ギアボックスの振動スペクトルにおける支配的な周波数です。.

GMFの理解と監視はギアボックス診断の基本です。なぜなら、振幅、, 倍音、 そして サイドバンド GMF ピークは、摩耗、ずれ、歯の欠陥、潤滑の適切さなど、ギアの状態に関する詳細な情報を提供します。.

ギアかみ合い周波数の計算

基本式

GMF は、噛み合うギアのどちらかから計算できます。

  • GMF = Nピニオン × 回転数ピニオン / 60 （ピニオン使用）
  • GMF = Nギヤ × 回転数ギヤ / 60 （ギアを使用）
  • どちらの方法でも同じ結果が得られます（歯が噛み合うため、必ず同じ結果になります）

計算例

例1: シンプルなギアボックス

  • 入力（ピニオン）： 1800 RPMで20歯
  • 出力（ギア）: 600 RPMで60歯
  • GMF = 20 × 1800 / 60 = 600 Hz
  • 検証する： 60 × 600 / 60 = 600 Hz ✓

例2：多段ギアボックス

  • 第一ステージ: 18歯、3600 RPM → GMF₁ = 1080 Hz
  • 第2ステージ: 1200 RPMで25歯 → GMF₂ = 500 Hz
  • 第三段階: 400 RPMで30歯 → GMF₃ = 200 Hz
  • スペクトラム： 3つの周波数すべてに加えて、高調波と側波帯のピークを表示します。

振動スペクトルにおけるGMF

正常な（健全な）ギアボックス

  • GMFピーク: 計算された周波数での明確なピーク
  • 振幅： 中程度、長期にわたって一貫して
  • 倍音: 2×GMFおよび3×GMFが存在する可能性があるが、振幅は低い（< 25%のGMF)
  • サイドバンド: 最小限または欠如
  • シャフト速度: 入力軸と出力軸のピークがGMFより1倍低い

問題を示す異常な兆候

高いGMF振幅

  • 原因： 一般的なギアの摩耗、ずれ、高負荷
  • インジケータ： GMF振幅は時間とともに増加する
  • アクション： 監視頻度を増やし、検査を計画する

多重GMF高調波

  • 原因： ギアの歯の欠陥、激しい摩耗、接触パターンの悪さ
  • パターン： 2×GMF、3×GMF、4×GMF（有意な振幅）
  • 重大度： 倍音が多いほど状態が悪化する

GMF周辺のサイドバンド

サイドバンドはシャフト速度によるGMFの変調です。

  • ピニオンサイドバンド: GMF ± 入力軸速度 → ピニオンの欠陥を示します
  • ギアサイドバンド: GMF ± 出力軸速度 → ギアの欠陥を示します
  • 複数のサイドバンド: GMF ± n×(軸速度)、ただしn = 1、2、3… → 特定の歯の欠陥
  • 非対称サイドバンド: 片側が強い場合は、ギアが偏心しているか、歯間隔が不均等であることを示します。

診断解釈

ギアの状態評価

状態 GMF振幅 倍音 サイドバンド
新品/良い 低く安定 最小限（< 25%のGMF) 存在しないか非常に小さい
通常着用 緩やかに徐々に増加 2×GMFは存在するが低い 小さなサイドバンドが現れることがある
中程度の摩耗 高い継続的な増加 2×、3×GMF可視 クリアなサイドバンド±シャフト周波数
ひどい摩耗/損傷 非常に高い 倍音（4倍、5倍以上） 複数のサイドバンドファミリー
局所的な欠陥 適度 現在 強い、規則的な間隔のサイドバンド

特定の障害シグネチャ

ギアのずれ

  • 2×GMFおよび3×GMFの高調波
  • 軸方向の振動が増加する可能性がある
  • ギアアライメント補正により改善

偏心ギア

  • 偏心ギアの軸速度±1倍で強いサイドバンドが発生する
  • 歯の接触は1回転ごとに1回変化する
  • 時間波形に振幅変調が見られる場合がある

歯が折れたり割れたりした

  • 軸速度間隔における高振幅サイドバンド
  • 欠陥のあるギアの回転ごとに1回の衝撃
  • 時間波形に衝動的なイベントが表示される場合があります
  • 急速な振幅増加

潤滑不足

  • 摩擦の増加によるGMF振幅の上昇
  • 高周波ノイズの増加
  • ギアボックス内の温度上昇

GMFと構造共鳴

GMF は、多くの場合、構造共鳴を励起する範囲に該当します。

  • 典型的なGMF: 産業用ギアボックスの場合、200～2000 Hz
  • フレームの固有振動数: 多くの場合50～500Hz
  • マッチング： GMFまたは高調波はフレームまたはハウジングの共振を励起する可能性がある
  • 結果： ギアの大きな音、筐体の過度の振動
  • 解決策 ハウジングを強化し、ダンピングを追加し、ギアの歯数を変更（GMFを変更）

監視戦略

ベースラインの確立

  • ギアボックスが新品またはオーバーホールされたばかりのときのGMF振幅を記録する
  • 通常の高調波と側波帯のレベルを記録する
  • 警報限界値を設定する（通常はベースラインの2～3倍）

トレンドパラメータ

  • GMF振幅: ギア全体の状態を示す主な指標
  • 調和比: 2×GMF/GMF、3×GMF/GMFの増加は劣化を示す
  • サイドバンドエネルギー: サイドバンド振幅の合計
  • 高頻度コンテンツ: 5～50 kHzの範囲の広帯域エネルギー（ギアの表面状態）

警報レベル

  • 警告: GMF振幅 2×ベースライン
  • アラーム： GMF振幅の4倍（ベースライン）または急激な増加
  • 致命的： 複数の強い高調波、広範囲の側波帯、または10倍のベースライン

ギアの噛み合い周波数は、ギアボックスの状態監視と診断の基盤となります。GMFの計算、正常と異常のスペクトルパターン、そして高調波とサイドバンドの診断的意義を理解することで、壊滅的な故障が発生するずっと前にギアの問題を効果的に検出し、計画的なメンテナンスを可能にし、コストのかかる生産損失を防ぐことができます。.

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