ちょっと、そこ！私は長尺シャフトのサプライヤーとして、あらゆる種類の長尺シャフトを長年扱ってきました。ロングシャフトの世界で最も重要な側面の 1 つは動的バランスです。このブログでは、長いシャフトの動的バランス方法を紹介します。
まず最初に、なぜダイナミックバランスが長いシャフトにとって非常に重要なのかを理解しましょう。長いシャフトは、モーター、タービン、一部の産業機器などの高速回転機械でよく使用されます。シャフトが回転すると、アンバランスが発生するとさまざまな問題が発生する可能性があります。過度の振動が発生し、シャフト自体の寿命が短くなるだけでなく、接続されているコンポーネントの寿命も短くなる可能性があります。また、振動により騒音が発生し、ひどい場合には機械の誤動作や故障の原因となることもあります。したがって、動的なバランスを適切に保つことが必須です。
1. シングルプレーンバランシング
単一平面のバランス調整方法は比較的単純で、要求がそれほど要求されない長いシャフトの用途に適しています。この方法では、長いシャフトのアンバランスが 1 つの平面に集中していると仮定します。
まず長いシャフトをバランシングマシンに取り付けます。バランシングマシンはアンバランスによって生じる振動を検出することができます。機械がアンバランスの量と位置を測定したら、それを修正します。これを行うには一般的な方法が 2 つあります。 1 つはウェイトを追加することです。アンバランスを解消するために、シャフトの適切な位置に小さなウェイトを取り付けることができます。もう一つの方法は、材料を除去することです。たとえば、フライス盤を使用して、シャフトの重い側から少量の材料を慎重に取り除くことができます。
ただし、単一プレーンのバランシングには制限があります。実際には、長いシャフトでは、1 つの平面内だけでなく、その長さに沿って不均衡が分散していることがよくあります。したがって、この方法は高精度のバランスを必要とするシャフトには十分ではない可能性があります。
2. 2 面のバランス調整
単一プレーンのバランシングでは不十分な場合は、2 プレーンのバランシング方法に移ります。このアプローチは、長いシャフトの不均衡がその長さに沿った 2 つの異なる平面で発生する可能性があるという事実を考慮しています。
2 つのプレーンのバランスを取るプロセスはもう少し複雑です。まず、長いシャフト上の 2 つの基準面を特定する必要があります。これらの平面は通常、シャフトの設計と構造に基づいて選択されます。次に、これらの平面の両方の不均衡を同時に測定できる、より高度なバランシング マシンを使用します。
2 つの平面の不均衡を測定した後、ウェイトを追加または削除するオプションが再び表示されます。重要なのは、両方の面の重量を調整して全体的なバランスを達成することです。この方法は、単一平面バランシングと比較してはるかに正確なバランスを提供し、多くの産業用途で広く使用されています。たとえば、の製造においては、ステンレスロングシャフト、高速、高精度の機器でよく使用されるため、スムーズな動作を確保するために 2 つの平面のバランスが必要になることがよくあります。
3. マルチプレーンバランシング
非常に高い精度が要求される長いシャフトの場合は、複数面のバランス調整が最適です。一部の複雑な機械では、長いシャフトの不均衡がその長さに沿って複数の面に分散されることがあります。
マルチプレーンバランシングでは、長いシャフトをいくつかのプレーンに分割し、各プレーンのアンバランスを測定して修正します。これには、非常に洗練されたバランス装置と高度な熟練技術者が必要です。このプロセスには時間と費用がかかりますが、最高レベルのバランスを達成できます。
マルチプレーンバランシングに使用されるバランシングマシンには、高度なセンサーとアルゴリズムが装備されています。これらのセンサーは各平面の振動と不均衡を正確に測定でき、アルゴリズムは不均衡を修正する最適な方法を計算できます。測定後、必要に応じて各平面の重みを追加または削除できます。この方法は、機器の性能と信頼性が最も重要視される航空宇宙およびハイエンド自動車用途で一般的に使用されています。
4. 影響係数法
影響係数法は、動的バランスに対する数学的アプローチです。この方法は、特定の位置での追加重量に対する長いシャフトの振動応答を測定し、不均衡を計算するために使用できるという原理に基づいています。
まず、一連のテスト実行を実行します。実行のたびに、シャフトの特定の位置に既知の重量を追加し、その結果生じる振動を測定します。このプロセスをさまざまな位置で繰り返すことで、一連のデータを取得できます。次に、数学的計算を使用して、さまざまな位置にウェイトを追加するとシャフトの振動がどのように変化するかを表す影響係数を決定できます。
影響係数を取得したら、それを使用してシャフトのバランスを取るために必要なウェイトの量と位置を計算できます。この方法は非常に正確で、単一プレーンと複数プレーンの両方のバランシングに適用できます。これは、複雑な形状を持つシャフトを扱う場合、または従来のバランス調整方法が効果的でない場合に特に役立ちます。
5. モーダルバランシング
モーダル バランシングは、長いシャフトのバランシングを行うためのもう 1 つの高度な方法です。このアプローチはシャフトの振動モードに基づいています。長いシャフトにはそれぞれ独自の固有振動モードがあり、その固有振動モードはその材質、形状、支持条件によって決まります。
モーダルバランシングでは、まずレーザー振動測定などの技術を使用して長いシャフトの振動モードを測定する必要があります。次に、全体の不均衡に対する各振動モードの寄与を分析します。主要な振動モードに焦点を当てることで、シャフトのバランスをとる最も効果的な方法を決定できます。
支配的な振動モードに最も大きな影響を与える特定の位置にウェイトを追加または削除することでバランスを調整できます。モーダルバランスは、シャフトの固有モードの共振によって引き起こされる振動を効果的に低減できるため、高速で動作する長いシャフトに特に役立ちます。
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参考文献
- ロスバーグ、JE (2001)。回転機械のバランス調整。マルセル・デッカー。
- JM ヴァンス (1988)。ターボ機械の回転力学。ワイリー。
- JF グッドマン (1988)。振動と衝撃に関するハンドブック。マグロウ - ヒル。
