回転機械における横振動とは？ • ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、粉砕機、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されます。 回転機械における横振動とは？ • ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、粉砕機、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されます。

回転機械の横振動とは何ですか?

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回転機械の横振動を理解する

定義: 横方向振動とは何ですか?

横方向の振動 （ラジアル振動または横振動とも呼ばれる）は、回転軸が回転軸に対して垂直に動くことを指します。簡単に言えば、回転軸が左右または上下に動くことです。横振動は最も一般的な振動です。 振動 回転機械では、典型的には次のような半径方向の力によって引き起こされます。 アンバランス, ずれ, 、シャフトの曲がり、またはベアリングの欠陥。.

横方向の振動を理解することは、 ローターダイナミクス これはほとんどの回転機器の振動の主なモードであり、ほとんどの振動監視と バランシング 活動。.

方向と測定

横方向の振動は、シャフト軸に垂直な平面で測定されます。

座標系

  • 水平方向: 地面と平行な左右の動き
  • 垂直方向: 地面に対して垂直な上下運動
  • 半径方向: シャフト軸に垂直な任意の方向（水平と垂直の組み合わせ）

測定場所

横方向の振動は通常、次の場所で測定されます。

  • ベアリングハウジング： ベアリングキャップまたは台座に取り付けられた加速度計または速度変換器を使用する
  • シャフト表面: 非接触近接プローブを使用したシャフトの直接運動測定
  • 複数の方向: 水平方向と垂直方向の両方向の測定により、横方向の動きの全体像を把握できます。

横振動の主な原因

横方向の振動はさまざまな発生源から発生する可能性があり、それぞれが特徴的な振動特性を生み出します。

1. 不均衡（最も一般的）

アンバランス 横方向の振動の最も一般的な原因です。非対称な質量分布は回転する遠心力を生み出し、次のような効果をもたらします。

  • 1X（1回転につき1回）の振動周波数
  • 比較的安定している 段階 関係
  • 振幅は速度の2乗に比例する
  • 円形または楕円形 シャフト軌道

2. ずれ

シャフトのずれ 結合された機械の間に横方向の力が発生します。

  • 主に2倍振動（1回転につき2回）
  • 1倍以上の高調波も励起可能
  • 軸方向成分も高い場合が多い
  • 位相関係は不平衡とは異なる

3. 曲がったシャフト

シャフトが永久的に曲がったり湾曲したりすると、幾何学的な偏心が生じます。

  • 不均衡に似た1倍の振動
  • 低速ロールでも振動が大きい
  • バランス調整だけでは修正が難しい

4. ベアリングの欠陥

転がり軸受 欠陥は特徴的な横方向の振動を生み出す。

5. 機械的な緩み

ベアリング、基礎、または取り付けボルトが緩んでいると、次のような問題が発生します。

  • 倍音（1倍、2倍、3倍など）
  • 強制に対する非線形応答
  • 不規則または不安定な振動

6. ローターとステーターの摩擦

回転部品と固定部品の接触により、次のものが生成されます。

  • 同期部品
  • 振動の振幅と位相の突然の変化
  • 熱による湾曲の可能性

横方向の振動とその他の振動の種類

回転機械は主に 3 つの方向で振動します。

横方向（放射状）振動

  • 方向： シャフト軸に垂直
  • 一般的な原因: アンバランス、ミスアライメント、シャフトの曲がり、ベアリングの欠陥
  • 測定： ベアリングハウジング上の加速度計または速度センサー、シャフト上の近接プローブ
  • 優位性: 通常、最大振幅の振動成分

軸方向振動

  • 方向： シャフト軸に平行
  • 一般的な原因: ミスアライメント、スラストベアリングの問題、プロセスフローの問題
  • 測定： 軸方向に取り付けられた加速度計
  • 優位性: 通常、横方向の振幅よりも低いが、特定の断層の診断に有効である。

ねじり振動

  • 方向： シャフト軸を中心としたねじり運動
  • 一般的な原因: ギアの噛み合いの問題、モーターの電気的な問題、カップリングの問題
  • 測定： 特殊なねじり振動センサーまたはひずみゲージが必要
  • 優位性: 通常は小さいが、疲労破壊を引き起こす可能性がある

横振動モードと危険速度

で ローターダイナミクス, 横方向の振動モードはシャフトの特徴的なたわみパターンを表します。

第一横モード

  • 単純な曲げ形状（単一の円弧または弓形）
  • 最も低い固有振動数
  • 不均衡によって最も興奮しやすい
  • 初め 臨界速度 このモードに対応する

第二横モード

高次横方向モード

  • 複数のノードを持つますます複雑な形状
  • 非常に高速または非常に柔軟なローターにのみ関連します
  • ブレードの通過やその他の高周波励起によって励起される可能性がある

測定と監視

測定パラメータ

横方向の振動はいくつかのパラメータによって特徴付けられます。

  • 振幅: 動きの大きさ。変位（µm、mils）、速度（mm/s、in/s）、または加速度（g、m/s²）で測定されます。
  • 頻度： 通常は不均衡が支配的な振動の場合、1倍の走行速度ですが、高調波やその他の周波数が含まれる場合があります。
  • 段階: シャフト上の基準マークに対する最大変位のタイミング
  • 軌道： 端から見たシャフト中心の実際の軌跡

測定基準

国際規格では、許容される横方向の振動レベルに関するガイドラインが提供されています。

  • ISO 20816 シリーズ: RMS速度に基づくさまざまな機械タイプの振動限界
  • API 610、617、684: ポンプ、コンプレッサー、ローターダイナミクスに関する業界固有の規格
  • 重大度ゾーン: 機器の種類とサイズに基づいて、許容レベル、注意レベル、アラームレベルを定義します。

制御と緩和

バランシング

バランシング 不均衡による横方向の振動を軽減する主な方法は次のとおりです。

アライメント

精密なシャフトアライメントにより、ミスアライメントによる横方向の力が軽減されます。

  • 正確なシャフト位置決めのためのレーザーアライメントツール
  • アライメント手順における熱成長の考慮
  • アライメント前のソフトフット矯正

減衰

減衰 特に危険速度での横方向の振動振幅を制御します。

  • 流体膜ベアリングは優れた減衰力を発揮します
  • 追加の制御のためのスクイーズフィルムダンパー
  • 支持構造の減衰処理

剛性の変更

システムの剛性を変更すると、臨界速度が変化します。

  • シャフト径が大きくなると危険速度が上昇する
  • ベアリングスパンの縮小により第一危険速度が上昇
  • 基礎の補強はシステム全体の応答に影響を与える

診断上の重要性

横方向振動解析は機械診断の基礎です。

  • トレンド: 横方向の振動を経時的に監視すると、問題の発生が明らかになる
  • 障害の特定: 振動の周波数とパターンによって特定の故障タイプを識別します
  • 重大度評価: 基準と比較した振幅は問題の深刻さを示す
  • バランス検証: 横方向の振動の低減によりバランス調整が成功したことが確認されました
  • 状態基準保全: 振動レベルがメンテナンスアクションをトリガーします

横方向の振動を効果的に管理することは、回転機械の信頼性の高い長期運用に不可欠であり、振動監視プログラム、予測メンテナンス戦略、およびローターの動的設計の考慮事項の主な焦点となります。.

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