15 機械的振動の問題と症状

1.不均衡

不均衡障害症状の特徴：

• 振動の主周波数はローター回転数に等しい
• ラジアル振動が多い
• 振動位相は安定している
• 振動は速度の2乗で変化する
• 振動位相シフト方向は測定方向に比例する

1) Cカップルの不均衡

カップル不均衡の症状の特徴：

• 同じ軸上に180°の位相差がある；
• 1回転の周波数が存在し、支配的である；
• 振動の振幅は、速度の増加の2乗で変化する；
• 軸方向とラジアル方向の振動振幅が大きくなる可能性がある；
• ダイナミックバランスは2つの補正面で補正する必要がある。

2) カンチレバー・ローターのアンバランス

カンチレバーローターのアンバランスの症状特性：

• 1倍速の周波数は、ラジアル方向とアキシャル方向の両方に存在する；
• 軸方向の測定値は同位相であるが、半径方向の測定値は不安定である；
• カンチレバー・ローターには、フォースとフォースカップルの両方のアンバランスがあることが多いので、両方を修正する必要がある。

2.ズレ

1) Aングラーズアライメント

角度のズレによる症状の特徴：

• 特徴は軸振動が大きいことだ；
• カップリング側には180°の位相差がある；
• 通常、1倍速と2倍速では軸方向の振動が大きい；
• 通常、1倍、2倍、3倍の回転数は支配的ではない；
• 症状はカップリングの不具合を示している可能性がある。

2) 平行移動

パラレルミスアライメントの症状特性：

• 半径方向に180°の位相差を持つ振動が大きくずれると、より高い高調波周波数が発生する；
• 2倍の回転振幅は1倍の回転振幅より大きいことが多く、これは角度のずれの症状に似ている；
• カップリングの設計は、その形状と振幅に影響を与える。 振動スペクトル.

3). 傾斜転がり軸受

傾斜した転がり軸受の症状特性：

• 振動の症状は、角度のずれに似ている；
• カップリングの中心を直そうとしても、ローターのバランスを取ろうとしても、問題は解決しない；
• 横方向に約180°の位相シフトが生じる；
• 横や上から下へねじれるような動きがある。

3.偏心ローター

偏心ローターの症状特性：

• ローター中心線方向に最大1倍速の周波数振動を持つ；
• 相対位相差は0°または180°；
• ダイナミックバランシングを試みると、一方向の振動の振幅は減少しますが、もう一方向の振動は増加する可能性があります。

4.曲げ軸

曲げ軸の症状特性：

• 曲がったシャフトからは大きな軸振動が発生する；
• 曲がりがシャフトのスパン中心に近い場合、1倍速の周波数が支配的となる；
• 曲がりがシャフトスパンの両端に近い場合、2倍速の周波数が支配的となる；
• 軸方向の位相差は180°になる傾向がある。

5.機械的な緩み

1) M機械的な緩み (A)

機械的ゆるみの症状の特徴（A）：

• これはマシンの足の構造が緩んでいることが原因だ；
• 基礎の変形は「ソフト・フッティング」の問題を引き起こす；
• 位相分析により、マシンのベースプレート構成部品間に約180°の垂直位相差があることが判明する。

2) 機械的な緩み (B)

機械的ゆるみの症状の特徴（B）：

• アンカーボルトの緩みが原因だ；
• ひび割れた構造物やハウジングは、0.5倍、1倍、2倍、3倍の速度周波数で振動を発生させる可能性がある。

3) 機械的な緩み (C)

機械的ゆるみの症状の特徴（C）：

• 位相が不安定なことが多い；
• 多くの高調波周波数が発生する。

6.ローター摩擦

ローター摩擦の症状特性：

• 振動スペクトルは機械的な緩みに似ている；
• 通常は、自励振動を励起するような一連の周波数を発生させる；
• 速度のサブハーモニック周波数振動が発生する可能性がある；
• 摩擦は、部分的なものであっても全周であってもよい。

7.共振

共鳴の症状特性：

• 共振は、強制振動の周波数と自己発振の周波数が一致したときに起こる；
• シャフトが共振点を通過するとき、位相は180°変化し、システムが共振しているとき、大きな振動が発生する。

8.ベルトとプーリー

1) ベルト共振

ベルトレゾナンスの症状特性：

• ベルトの自己発振周波数が駆動速度や従動速度の周波数と一致すると、大きな振動が発生する可能性があります；
• ベルトの張力を変えると、ベルトの自己発振周波数が変わることがあります。

2) ベルトの磨耗、緩み、不揃い

ベルトの摩耗、緩み、不一致による症状の特徴：

• 2X RPMの周波数が支配的；
• 振動の振幅は不安定なことが多く、パルスや周波数、駆動速度の周波数になることもある；
• ギヤベルトが摩耗したり、ずれたりすると、ギヤベルトの周波数に大きな振動が発生する；
• ベルトは駆動速度や従動速度よりも低い周波数で振動する。

3) 偏心プーリー

偏心プーリーの症状特性：

• 偏心したプーリーやアンバランスなプーリーは、1倍速の周波数で大きなプーリー振動を発生させる；
• ベルトと同じ方向に振動の最大振幅を持つ；
• 偏心プーリーのバランスに注意してください。

4) ベルト／プーリーのミスアライメント

ベルト/プーリーのミスアライメントの症状特性：

• プーリーがずれていると、速度周波数の1倍の大きな軸振動が発生する；
• モータの振動の最大振幅は、タービン回転数の周波数であることが多い。

9.流体力学的加振

1) ブレード通過頻度

流体力学的興奮の症状特性：

• ブレードとハウジングの間のクリアランスが均一でない場合、周波数（BPF）を通してブレードの振動の振幅が非常に大きくなる可能性がある；
• フリクションリングがシャフトに固着している場合、高振幅のベーン通過周波数（BPF）振動が発生する可能性があります；
• 偏心ローターは、ブレード通過周波数（BPF）振動の過大な振幅を発生させる可能性がある。

2) 流体の乱れ

流体乱流の症状特性：

• ファンでは、流路内の気流の圧力変化や速度変化により、気流に乱流が生じることが多い；
• 0～30Hzのランダムな低周波振動を発生させる。

3) キャビテーション

キャビテーションの症状の特徴：

• キャビテーションは、ブレード通過周波数（BPF）に重畳したランダムな高周波広帯域エネルギー振動を発生させる；
• 通常は、吸入圧が不適切であることを示しています；
• キャビテーション現象を放置すると、インペラ翼の腐食やポンプハウジングの腐食につながる可能性がある；
• ポンプを通る砂利のような音がした。

10.ビート振動

ビート振動の症状特性：

• ビート振動は、非常に近い周波数の2つの振動が同位相と逆位相で合成された結果である；
• 広帯域スペクトラムは上下にスパイクとして現れ、ゆらぎ自体は広帯域スペクトラムの2つのスパイク間の周波数差のビートである。

11.偏心ローター

• 電源周波数FL（中国では50Hz＝3000rpm）
• ポーラーP
• ローターバー通過周波数 Fb = ローターバー数 * ローター回転数
• 同期速度 NS=2XFL/P
• スリップ周波数 FS = 同期回転数 - ローター回転数

1) ステータの偏心、絶縁短絡、コアの緩み

ステーターの偏心、絶縁ショート、コアの緩みなどの症状特性：

• ステーターの問題は、高振幅の電力周波数と2倍（2FL）の電磁振動を発生させる；
• ステーターが偏心しているため、エアギャップが不均一になり、一方向の振動が発生する；
• 柔らかい靴底の足は、ステーターの偏心を引き起こす可能性がある。

2) 同期モーター

同期モータの症状特性：

• 同期モーターのステーターコイルが緩むことで発生する；
• 高振幅のコイルは振動し、周波数を通過することができる；
• コイルは、1倍速の周波数を伴う両サイドのサイドバンドを通過する。

3) 電源相故障

電源相故障の症状特性：

• 位相の問題は電源周波数の倍増を引き起こす；
• (2FL)は(1/3)FLサイドバンドを伴う；
• 電源の不具合が修正されない場合、2つの電源周波数（2FL）における電磁振動の振幅はピークで25mm/sを超える可能性がある；
• 電源コネクターの局所的な故障は、時折発生する接触不良に過ぎない。

4) 偏心ローター

偏心ローターの症状特性：

• 偏心ローターが回転する可変エアギャップを作り、パルス振動を発生させる；
• 回転速度から2倍電源周波数（2F）の高調波周波数を分離するために、しばしば精密分光が必要となる。

5) Bローケンローターバー

ローターバー破損の症状特性：

• 両側の極通過周波数（Fp）サイドバンドを伴う回転速度とその高調波周波数は、ローター破断故障を示す；
• ローターバーが周波数(RBPF)の両側を通過するとき、2倍の電源周波数(2FL)のサイドバンドは、ローターバーが緩んでいることを示す。
• 多くの場合、ローターバー通過周波数（RBPF）の振幅は2倍（2XRBPF）と3倍（3XRBPF）で非常に大きく、基本周波数（1XRBPF）ではRBPFの振幅は非常に小さい。

12.DCモーター

DCモーター故障の症状特性：

• DC モーター障害 は、通常より高いサイリスタ周波 数（SCR）を使って検出できる。
• これらの故障には、巻線コイルの破損、ヒューズや制御盤の故障が含まれ、1倍から5倍の電源周波数で高振幅の振動を発生させる可能性がある。

13.ギアの不具合

通常状態のスペクトラム：

• 通常状態のスペクトルは、1倍速と2倍速の周波数とギアメッシュ周波数GMFを示す；
• ギアメッシュ周波数GMFは通常、回転速度周波数のサイドバンドを伴う；
• すべての振動スパイクは振幅が小さく、自己発振周波数を持たない。

1) 歯の荷重の影響

歯の負荷の影響による症状の特徴：

• ギヤのメッシュ周波数は、しばしば負荷に敏感である；
• 高振幅のギアメッシュ周波数GMFは、必ずしもそれを意味しない。 ギア故障;
• 各解析は最大負荷で行う。

2) T歯の摩耗

歯の摩耗の症状の特徴：

• 自己発振周波数の励起は、歯の摩耗を示す回転周波数の1倍でギアを摩耗させるサイドバンドを伴う；
• サイドバンドは、ギアメッシュ周波数GMFよりも摩耗の良い指標となる；
• ギヤの歯が摩耗しても、ギヤのメッシュ周波数の振幅は変化しないことがある。

3) ギヤの偏心とバックラッシュ量

ギヤ偏心とサイドクリアランスエクスカーションの症状特性：

• ギアメッシュ周波数GMFの両側にある高い振幅のサイドバンドは、ギアの偏心側クリアランスエクスカーションとギアシャフトが平行でないことを示している；
• 不良ギアはサイドバンドを変調する；
• バックラッシュの異常は、通常、自己発振周波数でギアを振動させます。

4) ギアのミスアライメント

ギアのミスアライメントの症状的特徴：

• ギヤのミスアライメントは、常に2次以上のギヤ・メッシュ周波数の高調波周波数を励起し、これは回転速度周波数のサイドバンドを伴う；
• ギアメッシュ周波数のベース周波数（1XGMF）の大きさは小さく、2Xと3Xのギアメッシュ周波数の大きさは大きい；
• 少なくとも2倍のGMF周波数を捕捉するためには、最大分析周波数Fmaxを十分に高く設定することが重要である。

5) 歯が折れた／割れた

歯が折れたり抜けたりした場合の症状の特徴：

• 歯が折れたり割れたりすると、そのギヤの回転数の1倍の周波数で高振幅の振動が発生する；
• この振動は、その両側に回転速度基本波サイドバンドを持つ自己発振周波数振動を誘発する；
• 時間領域の波形を使用して、歯の破損やひび割れを最適に示します；
• 2つのパルス間の時間間隔は、速度の1倍の逆数である。

6) Tイースウエア

振動歯の症状特性：

• 振動ギアの振動は低周波振動であり、無視されがちである。

14.転がり軸受

1) 転がり軸受の故障開発の第1段階

転がり軸受の故障発生における第一段階の症状特性：

• 超音波周波数範囲（250KHz以上）の最も早い兆候から、振動加速度包絡線法（振動スパイクエネルギーgSE）を用いてスペクトルを評価するのが最適である。

2) 転がり軸受の故障開発の第2段階

転がり軸受の故障発生の第2段階における症状の特徴：

• 些細な欠点は 固有振動数 転がり軸受部品の振動。
• 故障周波数は500-2000Hzの範囲である。
• 転がり軸受の障害が発生する第2段階の終わりには、自己発振周波数の左右にサイドバンド周波数が現れる。

3) 転がり軸受故障開発の第3段階

転がり軸受の故障発生のフェーズ3に特徴的な症状：

• 転がり軸受の故障の頻度や高調波の頻度が高い。
• サイドバンドの数は、摩耗が激しいと故障周波数が発生する高調波周波数の数とともに増加する；
• この段階では、摩耗は肉眼で確認でき、ベアリングの外周に広がります。

4) 転がり軸受故障開発の第4段階

転がり軸受の故障発生の第4段階における症状の特徴：

• 離散的な転がり軸受の故障周波数は消え、ノイズホライゾンという広帯域のランダム振動に取って代わられる；
• このフェーズの終盤には、1倍速の周波数の振幅にまで影響を及ぼす；
• 実際、高周波ノイズの水平方向の大きさと全体の大きさは小さくなるかもしれない。

15.スライディングベアリング

1) 油膜振動の不安定性

油膜振動の症状特性：

• 限界ローター回転数2倍で運転した場合、油膜振動が発生する可能性がある；
• ローターが第二臨界回転数まで上昇すると、油膜の渦が臨界回転数に近づき、過大な振動によって油膜がシャフトを支持できなくなる；
• 油膜の振動数は臨界ローター回転数で固定され、回転数が上昇しても油膜の振動数は上昇しない。

2)  不安定

油膜渦の症状特性：

• 通常、回転速度42～48%の周波数範囲で発生する。
• 振動振幅が非常に大きく、油膜の渦度が本質的に不安定な場合は、遠心力が増大するため、渦度が大きくなることがある。

3) 滑り軸受の摩耗／クリアランス不良

滑り軸受の摩耗/クリアランス不良の症状特性：

• スリーブベアリングの摩耗後の段階では、回転速度の周波数で大きな振幅の高調波振動が発生する；
• 過度のスライディング ベアリングクリアランス小さなアンバランスやミスアライメントが大きな振動につながることもある。