回転機械における振動の原因は、通常、アンバランス、共振、ミスアライメント、機械的故障の4つのカテゴリーに分類されます。
1. ローターの不均衡
これは振動の一般的な原因です。ローターの製造不良、ローターブレードへの異物付着、モーターローターのバランス不良などが原因となる可能性があります。バランス不良による大きな振動のもう一つの原因は、機器ベースの剛性不足または共振です。
キー溝やキーも、振動の不均衡の原因となる。
シャフトの熱による曲げも、ローターのアンバランスを引き起こす現象の一つです。一般的に、熱による曲げによって生じる振動は、負荷によってわずかに変化します。しかし、装置の基礎が回転と共振すると、激しい振動が発生する可能性が高くなります。したがって、予防の鍵は、シャフトの材質が要求仕様を満たしていること、そして機械の基礎が堅牢で信頼できるものであることです。
2. 共鳴
システムの共振周波数は、その自由度数に依存します。共振周波数は、質量、剛性、および減衰係数によって決定されます。機械支持部の共振周波数は、励振周波数から十分に離れている必要があります。新規設置の場合、この目標を達成するために必要な基礎剛性については、製造元にご相談ください。回転速度と共振周波数が等しい既存の装置については、励振力を定格限界まで下げるか、共振周波数を変更するかの2つの選択肢があります。後者は、システムの剛性と質量を増やすことで実現できます。共振の問題に対処する場合は、共振周波数を変更する方が望ましいです。
共振は、回転子と固定子のシステム部品間の位置ずれや、機械的または電気的な故障によっても引き起こされる可能性がある。
動作速度における共振周波数も故障の原因となる可能性があります。また、位置ずれや機械的・電気的な故障によっても発生することがあります。ただし、同じ周波数で発生する問題と比較すると、これらの共振が引き起こす問題は比較的少ないと言えます。
3. 位置ずれ
運転速度およびその2倍の速度では、半径方向および軸方向の励振力が発生する可能性があります。しかし、上記の現象のうち1つまたは2つが発生しないからといって、ミスアライメントの問題がないと結論付けることはできません。同時に、ユニットの熱膨張を考慮し、カップリング間に1.5～3mmの隙間を設ける必要があります。
4. 機械的故障
低品質のカップリング、劣悪なベアリング、不十分な潤滑、そして不安定な支持構造はすべて、異なる周波数と振幅の励振力を発生させる原因となる。
（１）品質の悪いカップリングは、主に鋳造品質の悪さ、接続穴の歪み、バリ、ゴム製ガスケットの劣化の早さなどに現れ、カップリングが軟らかい接続から硬い接続に変化し、振動や摩耗を引き起こします。
（２）ラジアルベアリングの交換は一般的に簡単な交換です。振動低減のために新しいベアリングに交換する際は、振動を避けるためにベアリングの外輪の接触色検査を行い、必要に応じてベアリングシートを処理する必要があります。
（３）軸方向の変動は、カップリング、ベアリング、回転機械本体を含む回転機械の別の振動問題の原因です。一般的に、回転機械の軸方向の推力はスラストベアリングによって拘束されます。しかし、軸方向のアライメントが悪く、ローターが軸方向に擦れると、激しい軸方向の振動が発生する可能性があります。
（４）支持が弱い、つまり回転機械の４つの脚が同一平面上にない場合、回転機械を４点でボルトで固定する際にベアリングが整列していないと、必然的に激しい振動が発生します。したがって、回転機械の設置時には、まず適切なトルクで複数の固定点を対称的に締め付ける必要があります。次に、固定点を１つずつ緩め、ダイヤルゲージでその点の垂直方向の変形を測定します。垂直方向の変形が０．０５mmを超える場合は、その変形と同じ厚さのシムを支持部の下に挿入する必要があります。緩めたときの各点の垂直方向の変形が０．０５mm未満になるまで、このプロセスを繰り返します。
（５）回転機械のベースや基礎に問題があると、過度の振動の直接的な原因となる可能性があります。そのため、アンカーボルトは十分な強度を持ち、コンクリート基礎は空洞のない堅固なものでなければならず、運転中はアンカーボルトの緩みや破損を頻繁に点検し、速やかに除去する必要があります。同時に、回転機械の支持装置がしっかりと取り付けられているかどうかも確認してください。
さらに、ポンプのキャビテーションによる振動も比較的よく見られる現象です。ローターとステーター間の半径方向の摩擦も振動を引き起こしやすく、これは励振周波数によって誘発されます。したがって、回転機械の組み立て時には、可動部と固定部の間のクリアランスに注意する必要があります。また、大型軸流ファンではサージが発生する可能性があり、蒸気タービンでは軸受油膜の振動が発生する場合があります。要約すると、タービンの振動故障の一般的な原因を理解した上で、さまざまな振動測定機器を使用して振動の対処と防止を行うことができます。
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投稿日時：2026年4月29日