単面バランスの理解
単面バランス は バランシング ローターの アンバランス これは、回転軸に垂直な単一の半径方向の平面において質量を追加または除去することで補正されます。これは、不均衡が主に 静的 本質的に――つまり、ローターの重心が回転軸からずれているものの、ローターを端から端へと揺らそうとする大きなトルクやモーメントが存在しない場合です。最も単純かつ経済的なバランス調整手法として、これに必要なのはたった一つの 修正面 そして、通常は1つの 試用重量 実行して完了します。.
1. 定義：シングルプレーン・バランシングとは何か？
どのローターにも多少の不均衡はありますが、 geometry その不均衡の性質によって、その是正方法が決定される。 不均衡な部分が単一の平面上に存在するとみなせる場合、あるいはその軸方向の広がりが小さく、実質的な傾きモーメントを生じない場合、単一の補正でバランスを回復できる。これが単一平面作業の定義条件である。すなわち、不均衡が力偶ではなく、純粋な半径方向の力として振る舞う場合である。力偶が存在する場合、ローターはウォブルし、単一の補正では両端を同時に相殺することはできない。これが、単一平面と 動的（2面）バランス調整.
2. 単面バランス調整を行う場合
単面バランス調整は、特定のローター形状や運転条件に適しています。
ディスク型ローター
直径に比べて軸方向の長さ（厚さ）が小さいローターが理想的であり、これらはしばしば「狭幅」または「薄型」ディスクと呼ばれる。質量が実質的に一方向に集中しているため、カップルの発生余地がほとんどない。代表的な例としては、次のようなものがある：
- 研削ホイール
- 丸鋸刃
- 単段ファンまたはブロワーインペラー
- フライホイール
- ディスクブレーキローター
- 単滑車
第一臨界回転数未満の剛性ローター
のために 剛性ローター 当初の予想を大きく下回っている 臨界速度、ローターが運転中に曲がったりたわんだりしない限り、ローターの軸方向の長さが相当ある場合でも、単面バランス調整で十分である。重要なポイントは 硬い: シャフトは形状を維持し、動作範囲全体を通じて一度の調整が有効であり続けるようにしなければならない。
不均衡が静的であることが分かっている場合
不均衡が、物質の堆積、ファンブレードの欠落、偏心した取り付けといった単一の局所的な原因に起因し、かつ振動測定値が主に in-phase 両方のベアリングで動きがある場合、状態は静的であり、単一平面補正が適切である。比較すると、 段階 両端での動作が実用的なテストとなります。同相の動作は静的不平衡を示し、逆相の動作はトルクの発生を警告します。
3. 単面バランス調整手順
この手順は、以下の仕組みに基づいた、単純明快で体系的なループに従っています。 影響係数 method.
ステップ1 — 初期測定
ローターが通常速度で回転している状態で、初期の振動ベクトルを測定し、記録する――両方の 振幅 および位相――1か所以上のベアリング位置において。これにより、本来のアンバランスによって生じる振動が捕捉され、その後のすべての処理における基準となる。
ステップ2 — 試験用おもりを取り付ける
機械を停止し、選択した補正面上の適切な角度位置（通常は0°）に、既知の試験用おもりを取り付けます。このおもりは、振動に顕著な変化が生じる程度の大きさである必要があります。目安として、振動ベクトルが約25～50%変化する程度を目標とすると良いでしょう。初回から適切な大きさのおもりを用いることで、無駄な試験を避けることができます。 試用体重計算機 ローターの重量と回転数から、安全な始動質量を算出します。
ステップ3 — 試運転
機械を再起動し、同じ位置で新しい振動ベクトルを測定してください。この測定値は、元のアンバランスの複合的な影響を表しています。 プラス 試行重量 — これら2つをベクトルとして加算したもの。
ステップ4 — 補正重みを算出する
初期ベクトルと試行ベクトルを比較することで、この装置は ベクトルの引き算 これにより、試験重量自体の影響を分離し、 影響係数 — 特定の角度において、ローターが単位重量あたりに発生させる振動の量。その係数から、永久磁石の正確な質量と角度位置を算出する 修正重量 これにより、元の不均衡が解消されます。その背後にある数学的な仕組みについては、 単一平面影響係数計算ツール.
ステップ 5 — 修正を適用し、確認する
試験用おもりを外し、算出された補正用おもりを恒久的に取り付ける（指定された箇所に質量を追加するか、またはドリル加工や研磨によって質量を除去する）。その後、機械を稼働させて、振動が許容レベルまで低下したことを確認する。もしわずかな振動が残っている場合は、 トリムバランス 結果を微調整し、最終的な 残留アンバランス と照合することができます ISO 21940-11 バランス・グレード。.
4. 現場での単面バランス調整
単一平面のバランス調整は、専用の バランスマシン、その真の強みは、実行可能であるという点にある in situ、ローターは動作速度で独自の軸受上で回転している。次のような携帯型2チャンネル計測器 バランセット-1A 試験用分銅の前後における1×の振幅と位相を測定し、影響係数を算出し、補正に必要な正確な質量と角度を算出します。その後、分銅を取り付けた後に残存する不均衡を検証します。その光学式レーザー タコメーター、ある細長いものによって引き起こされた 反射テープ…は、この計算の基礎となる「1回転あたりの位相基準」を提供します。ローターは実際の運転条件（実速度、実際の取り付け状態、実際の温度）下で測定されるため、 フィールドバランシング バランス調整機では完全に再現できない、実際の稼働状態を捉える。
5. 単面バランス調整の利点
- シンプルさ: 補正面が1つだけであるため、作業の計画、実行、理解が容易になります。
- スピードだ： この手順は通常、2～3回の実行（初期設定、試行、検証）で済むため、時間を節約でき、機械の停止時間も短縮できます。
- 費用対効果： 測定回数が減り、計算が簡素化されることで、人件費が削減され、高度な装置も不要になります。
- アクセシビリティ: ディスク型ローターには、ウェイトの取り付けや取り外しができる箇所が多数あり、補正の適用箇所を柔軟に選択できる。
6. 制限事項および使用すべきでない場合
この手法の簡便さには、遵守すべき明確な限界が存在します。
カップルの不均衡を修正できません
ローターに重大な カップルのアンバランス — 両端に等しい重心が存在するが、角度的に反対の位置にある場合 — 単一平面での補正ではこれを打ち消すことはできない。このモーメントは、単一平面が作用する正味の半径方向の力を生み出さないにもかかわらず、ローターを揺らしてしまう。このケースでは、 2平面（動的）バランス.
長いローターには適していません
長径比がおよそ0.5～1.0を超えるローターは、一般的に2面バランス調整が必要となる。モーターのアーマチュア、ポンプのシャフト、および長いファンローターは、その軸方向の長さによりトルクが発生しやすいため、このグループに分類される。
すべてのベアリングで振動が低減されるとは限りません
ある軸受に対して最適化された単一平面補正では、特にローターが長い場合や、臨界回転数付近で回転している場合には、別の軸受における振動がほとんど改善されない可能性があります。
フレキシブルローターには効果がありません
第一臨界回転数を超えて回転するローターは、回転中に曲がり、その形状が変化する。 モード形状 require 多面バランス 単一平面での作業では得られない技術。
7. 静的バランス調整との関係
単面バランス調整は、 静的バランス; 実質的に、回転機械で行われる単面バランス調整とは、 静的不平衡の動的測定従来の静的バランス調整では、ローターを静止状態（ナイフエッジやローラーの上に載せ、重力を利用して重心の位置まで転がす）にして不均衡箇所を特定しますが、一方、単一平面バランス調整では、ローターを回転させながら同じ静的不均衡を測定します。回転させる方式の方がより正確です。なぜなら、実際の運転条件下での不均衡を検知し、その方向だけでなく、大きさと角度の両方を定量化できるからです。
8. 代表的な用途と産業
単面バランス調整は、ロータの形状がこれに適している場合に用いられます：
- 木工と金属加工： 丸鋸刃、研削砥石、切断ディスク
- 空調: 単段遠心ファンおよびブロワー。
- 農業機械： コンバインの部品、単一プーリー。
- 自動車: フライホイール、ブレーキローター、シングルプーリー。
- 資材運搬： コンベヤプーリー、アイドラローラー。
こうした用途において、シングルプレーン・バランシングは、効果、簡便性、コストの面で最適なバランスを実現しており、まさにその理由から、現在もなお ローターバランシング.
