ねじり振動解析とは？ねじり振動評価• 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。 ねじり振動解析とは？ねじり振動評価• 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。

ねじり解析とは？ねじり振動評価

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ねじり解析の理解

定義: ねじり解析とは何ですか?

ねじり解析 測定、評価、モデリング ねじり振動回転機械の駆動系における軸を中心としたねじり振動。 横方向の振動 （曲げ）は標準で簡単に測定できます 加速度センサー, ねじり振動には、角振動を検出し、ねじり固有振動数を決定し、シャフト、カップリング、ギアの疲労リスクを評価するための特殊な測定技術（ひずみゲージ、デュアルタコメータ、レーザー振動測定法）と分析が必要です。.

ねじり解析は、往復動エンジン駆動装置、長いドライブシャフト、高出力ギアボックス、VFDモーターなどのアプリケーションにおいて極めて重要です。これらのアプリケーションでは、横方向の振動レベルが許容範囲内であっても、ねじり振動がシャフトやカップリングの壊滅的な故障を引き起こす可能性があります。これは、動力伝達システムにおける突発的な予期せぬ故障を防止するための、専門的でありながら不可欠な診断機能です。.

ねじり解析が必要な理由

ねじり振動と横振動

  • 横方向: 標準的な加速度計で測定された曲げ、左右の動き
  • ねじり: 軸を中心に回転し、横方向の変位がなく、標準センサーでは検出されない
  • 独立： ねじり剛性が強く、横剛性が低い（またはその逆）
  • ダメージだ： ねじりは横方向の測定から警告なしにシャフト/カップリングの故障を引き起こす可能性がある

故障モード

  • シャフトの疲労破損（通常は軸に対して45°）
  • カップリング要素の故障（ギア歯、フレキシブル要素）
  • 振動荷重による歯車の歯の破損
  • フレッティングによるキーとキー溝の損傷

測定技術

1. ひずみゲージ法

直接ねじり応力測定：

  • ひずみゲージはシャフト軸に対して45°で接着されています（最大せん断応力方向）
  • ねじりによるせん断ひずみを測定
  • 回転軸にはスリップリングまたは無線テレメトリが必要
  • 最も正確だが複雑で高価
  • 研究開発の主な用途

2. デュアルタコメータ方式

  • 異なるシャフト位置にある2つの光センサー
  • 場所間の位相差を測定する
  • 位相差 = 角度ねじれ = ねじり振動
  • 非接触で実用的
  • 低周波ねじり振動に限定（< 100 Hz（通常）

3. レーザーねじり振動計

  • 特殊なレーザードップラーシステム
  • 角速度変動を測定
  • 非接触
  • 広い周波数範囲
  • 高価だが強力

4. モータ電流解析

  • ねじり振動は電流変動を生み出す
  • モータ電流スペクトルを分析する
  • 間接的だが非侵襲的
  • 便利なスクリーニングツール

解析的ねじり解析

数学モデリング

  • ドライブトレインの集中質量ねじりモデル
  • ねじり固有振動数を計算する
  • 励起源への応答を予測する
  • 臨界速度と共振を特定する

励起源

  • レシプロエンジン: 発射パルスはねじり励起を生み出す
  • ギアメッシュ: 歯のかみ合いにより振動トルクが発生
  • VFD: PWMスイッチング周波数の高調波
  • 電気: モーターの極通過と滑り周波数

ねじりのキャンベル線図

  • ねじり固有振動数と速度の関係をプロットする
  • 励起順序ラインを重ねる
  • ねじりの危険速度（干渉点）を特定する
  • ガイド動作速度の選択

重要なアプリケーション

往復エンジン駆動

  • ディーゼル発電機
  • ガスエンジンコンプレッサー
  • 船舶推進
  • 大きなトルク脈動は分析が必要

ロングドライブシャフト

  • 圧延機駆動装置
  • 船舶用プロペラシャフト
  • 製紙機械の駆動装置
  • 長さによりねじり剛性が低くなる

高出力ギアボックス

  • 風力タービンのギアボックス
  • 産業用ギア減速機 > 1000 HP
  • ねじりモードのギアメッシュ励起

VFDモーターシステム

  • 可変周波数ドライブはねじり励起を生成する
  • PWM高調波はねじり共振を励起する可能性がある
  • VFDの普及に対する懸念の高まり

分析結果

ねじり固有振動数

  • 測定または計算から特定する
  • 励起周波数と比較する
  • 適切な分離を確認する

ストレスレベル

  • 測定された振動から交番せん断応力を計算する
  • 材料の耐久限界と比較する
  • 疲労寿命の消費を評価する
  • ストレスが許容できるかどうかを判断する

減衰

  • ねじり共振時の応答から測定
  • 通常は非常に低い（< 1%の臨界値)
  • 減衰が低いということは、鋭い共鳴を意味する

緩和戦略

周波数分離

  • ねじり固有振動数を励起周波数から分離する
  • シャフトの直径、長さ、またはカップリングの剛性を変更する
  • 慣性を変更する（フライホイールを追加する）

減衰追加

  • ねじりダンパー（粘性または摩擦）
  • 高減衰カップリング
  • 共鳴増幅を低減

動作速度の変更

  • ねじり危険速度での連続運転を避ける
  • 速度範囲を制限する
  • 励起を最小限に抑えるためのVFDチューニング

ねじり解析は、標準的な横方向振動モニタリングでは検出できない壊滅的な故障を引き起こす可能性のあるねじり振動に対処するための特殊な振動分野です。特殊な測定・解析技術を必要とする一方で、ねじり振動が重大な信頼性および安全性リスクをもたらす往復動エンジン駆動装置、長尺シャフト、高出力ギアボックス、VFDシステムなどには、ねじり解析が不可欠です。.

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