振動解析におけるシャフト軌道プロットの理解
A シャフト軌道 これは、回転する軸の幾何学的中心が1回転またはそれ以上の回転を行う間に描く軌跡を示す図です。これは、軸の内部におけるその運動を2次元で表したものです。 ベアリングクリアランスまるでシャフトの端を真上から覗き込んでいるかのように。この強力な診断ツールは、一対の非接触型 近接プローブ 90度ずらして配置し（通常はX-Y配置）、それらの同時変位信号を時間軸ではなく互いにプロットする。
1. 軌道プロットがなぜそれほど有用なのか
A standard 時間波形 または FFTスペクトル shows 振動 一方向のみ。軌道プロットは、2つの直交する方向を組み合わせることで、シャフトの動的な動きの全体像を捉え、解析担当者が動きの実際の形状や方向を推測するのではなく、視覚的に把握できるようにします。この追加の次元は、幅広い故障の診断に極めて貴重な手がかりを提供するため、軌道プロットは ローターダイナミック 分析 — 特に、流体膜潤滑機構を備えた高速で重要な機械について ジャーナルベアリング、例えばタービン、コンプレッサー、大型発電機など。
プローブはベアリングに対して変位を直接測定するため、その軌跡からは、シャフトがどれだけ動いたかだけでなく、クリアランス内のどこに位置しているかも明らかになります。これは、ケーシングに取り付けられた 加速度計 では到底提供できないものです。さらに タコメーター または キーフェーザー マークは軌道上の各回転ごとにスタンプを押して、その位置を固定する 段階 そして、歳差運動の方向を明確に定める。
2. 軌道の形状の読み方
軌道の形状、大きさ、そして向きは、ローターに作用する力の直接的な指標です。熟練した分析者であれば、軌道の形状を見るだけで機械の状態を診断することができます。
円軌道または楕円軌道
ベアリングを中心とする単純な円軌道や楕円軌道は、通常、単一の周波数が支配的な、挙動の安定したローターを示しており、ほとんどの場合 アンバランス. 軸受支持部の剛性が両方向で同じ場合（等方性）、軌道は円形になりますが、水平方向と垂直方向で剛性が異なる場合（異方性）には楕円形になります。実際の現場では、ほとんどの機械が水平方向よりも垂直方向の剛性が高いため、後者のケースが非常に一般的です。
歪んだ8の字型またはバナナ型の軌道
軌道が単純な楕円から歪むと、シャフトの動きには複数の周波数が影響を及ぼすようになります：
- A 「バナナ」または三日月形の軌道 多くの場合、 ずれ、ここでは1×周波数と2×周波数の両方が存在します。
- A 8の字型 これは、2×成分が強いことを示す典型的な兆候であり、軸のずれを如実に示す指標です。内側にループがある8の字状のパターンは、状態がより深刻であるか、あるいは何かが擦れていることを示唆することがよくあります。
折れ曲がったり鋭角になったりする軌道
軌道の急激な方向転換、平坦な部分、または「曲がり」は、 ローターとステーターの摩擦. これらは、シャフトがベアリングなどの固定部品に接触する際、その動きが一時的に制限されていることを示している。 シール、または機械の筐体。
非常に不規則な軌道
軌道が不安定だったり、不規則だったり、あるいは「ノイズ」に満ちているように見える場合は、深刻な機械的トラブルの兆候である可能性があります 緩み、流体による不安定性など オイルワール または whip、あるいはポンプやコンプレッサー内の乱流状態。
3. 歳差運動の方向：順方向と逆方向
軌道の描かれる方向は、軸の回転方向に対する相対的な位置関係そのものが、重要な診断要素となります：
- 順進： 軌道は軸の回転方向と同じ方向を描きます。これは、不均衡などの力が作用した場合の通常の挙動です。
- 逆歳差運動： 軌道はシャフトの回転方向と逆になります。これは異常な状態であり、以下のことを示している可能性があります。 シャフトの亀裂、激しい摩擦、あるいは特定の種類の体液による不安定性。
この2つを区別するには、1回転ごとの位相マークが必要である。それがなければ、軌道は形状は示しても、その移動方向は示さないため、判別上の区別が失われてしまう。
4. フィールド診断における軌道
監視システムにデータを供給する恒久設置型の近接プローブは、大型の重要機械の軌道状態を把握するための定番の方法ですが、その基本原理――位相基準を用いて互いにプロットされた2つの直交する変位信号――は、現場の技術者にとっても同様に活用可能です。例えば、 バランセット-1A 2つの平面上の振幅と位相を同時に測定するため、軌道やスペクトルによってそれが確認されれば アンバランス が支配的な存在であり、その構成はそのまま フィールドバランシング および修正後の状態の確認。もし軌道にずれや摩擦、不安定さが認められた場合、その発見に基づき、作業の方向性をバランス調整ではなく、アライメント調整や機械的な修理へと転換する。
5. 軌道プロットが示すもの
要約すると、単一の軌道プロットからは、一目で豊富な情報が得られます：
- シャフト振動の全体的な振幅。
- – シャフトの動きの形状。これは、障害の種類の識別に役立ちます。
- 歳差運動の方向、つまり順方向か逆方向か。
- ベアリングのすきま内における軸の平均位置――その 軸の中心線.
FFTスペクトルや時間波形と併せて分析することで、軌道データから、分析担当者は極めて信頼性の高い詳細な 診断 機械の動的挙動について――「どの程度か」、「どのような形状か」、「どの方向か」という要素を一つに統合し、決定的な全体像を浮かび上がらせる。
