剛体ローターの理解
A 剛性ローター は ローター それ自体の重力の影響下で、著しく曲がったり、たわんだり、変形したりしない アンバランス その作動速度における作用力。バランス調整の目的上、ローターは、その初振幅を十分に下回る速度で回転している場合、剛体として扱われる。 臨界速度 — 通常、その70～75％未満である。形状が一定であるため、剛性ローターはバランス調整において最も単純かつ経済的なローターの分類であり、日常的な産業機械の大部分はこの分類に該当する。
1. 定義: リジッドローターとは何ですか?
剛性ロータの挙動を特徴づける原理は、 分布 ローターの長さに沿った不均衡は、ローターの回転数が変化しても変わらない。重い箇所はそのままの位置に留まる。低速で作業しやすい回転数で達成されたバランス状態は、 バランスマシン したがって、その後ローターがはるかに高い運転速度で稼働する場合でも、その有効性は維持される。
この安定性は、ローターが最初の 臨界速度. その速度のおよそ70～75％未満では、それによって生じるたわみが 遠心力 は質量自体の幾何学的偏心に比べれば無視できる程度であるため、ローターは実質的に、自身の軸を中心に回転する単一の剛体として振る舞う。回転数（RPM）にかかわらず、質量軸と軸は互いに固定された状態にある。
エンジニアが剛性ローターとして扱う日常的な機械には、電動機のアーマチュア、単段ファンおよびブロワー、ポンプのインペラ、フライホイール、プーリー、砥石、ディスク型部品などが含まれます。これらについては、2面バランスを低速で行えば、機械が実際に稼働する際の真のアンバランス状態を正確に把握することができます。
2. 剛性ローターと柔軟性ローター
剛性ローターと フレキシブルローター これは、ローターのバランス調整において最も重要な概念の一つであり、バランス調整の全体的な戦略を決定づけるものだからです。
リジッドローター
- 動作速度: その第一臨界速度をはるかに下回り、通常は75%未満である。
- Behaviour: 遠心力がかかっても曲がったりたわんだりしません。その不均衡特性は回転数に依存しません。
- バランス調整手順: 1つの便利な低速域でバランスを保つことができます。標準的な 二面天秤 …であれば、あらゆる…を修正するのに十分である 動的アンバランス静的バランス、動的バランス、あるいはその両方の組み合わせのいずれであっても。剛性ロータのバランス調整に関する主要な規格は ISO 21940-11 （これは、長年親しまれてきたISO 1940-1に取って代わるものである）。
フレキシブルローター
- 動作速度: 臨界回転数の1つ以上に対して、その回転数に近づく、通過する、またはそれを大幅に上回る状態で運転する。
- Behaviour: 臨界速度に達すると、ローターは曲がり、たわみます。不均衡な力が作用してローターの形状が変化（たわみ）し、ローターが曲がった状態になるため、「重心の位置」は速度に応じて変化する可能性があります。 モード形状.
- バランス調整手順: はるかに複雑です。それには 多面バランス （多くの場合、2面以上）であり、ローターのたわみを考慮して、定格速度またはそれに近い速度で行う必要があります。これには特殊なモード解析手法が必要であり、この作業はISO 21940-12に準拠して行われます。
3. 「厳格な」仮定の重要性
ローターが剛体として振る舞うという仮定があるからこそ、産業用バランシングマシンによる実用的かつ経済的で安全なバランス調整が可能となる。これらのマシンは通常、安全性確保、駆動動力の低減、および構造の簡素化を図るため、ローターを比較的低速（数百RPM程度）で回転させる。
もしローターが真に剛性があるならば、バランス機で400 RPM時に測定された不均衡は、現場で3600 RPM時に振動を引き起こす不均衡と全く同じものである。 低速でこれを補正すれば、高速での問題も解決する。もしローターが実際には柔軟なものであれば、その低速でのバランス調整は無効となる。ローターは臨界回転数に近づくにつれてたわみ、実稼働回転数では全く異なる不均衡状態を示すことになる。静止時は十分にバランスが取れているように見えても、運転時には激しい振動を発生させることもある。柔軟なローターを剛性のあるものと誤認することは、「バランスが取れている」はずの機械が依然として振動する典型的な原因である。
4. ローターが剛性であるとみなされるのはどのような場合ですか?
ローターを剛体として扱うかどうかは、その形状と回転速度によって決まります：
- 短くてずんぐりしたローター： 長さに比べて直径が大きいローター――砥石、ディスクブレーキ、単段ポンプのインペラなど――は、ほぼ例外なく剛性が高い。
- 長く、細長いローター： ドライブシャフトや多段圧縮機のローターなど、細長い形状のローターは、特に高速で回転する場合、たわみやすくなりがちです。
結局のところ、決定的な判断基準となるのは、運転速度と第一臨界速度の比です。この比率が低い場合は、剛性ローターのバランス調整手法が適切であり、成功するでしょう。高い場合は、柔軟性ローターの手法が必要となります。これが、 ローターダイナミクス そして、各臨界速度がどの位置にあるかという点が、あらゆるバランス調整の判断の根底にある。
5. 現場における剛性ローターのバランス調整と検証
多くの剛性ローターは、取り外してバランス調整機に取り付けるよりも、ベアリングに装着したままその場でバランス調整を行う方が最も便利です。これは フィールドバランシング、そしてそれは、その厳格な前提が対象とするファン、ポンプ、モーターにまさに適合しています。例えば、次のような携帯型2チャンネルアナライザーは、 バランセット-1A 1×の振幅を測定し、 段階 各軸受において、ローターの 影響係数 試運転時の測定値に基づき、1つまたは2つの平面に対する補正質量を算出します。ローターは剛体であるため、この単一の低コストな補正は全回転数範囲で有効であり、これにより計測器は 残留アンバランス は、選択されたISO 21940-11の等級内に収まります。バランス等級とサービス速度を、以下の式を用いて許容g・mm公差に変換することができます。 残留アンバランス計算機 (ISO 21940-11) 始める前に。
