ポンプ、ギアボックス、タービン、コンプレッサーなどの回転機器における過度の振動は、その機器が正常に機能していないことを示す明らかな兆候です。過度の振動を示している機器は、期待される寿命に達しない可能性が高く、予定外の downtime や危険な状況の原因となる可能性があります。したがって、振動信号を測定・分析して、振動の根本原因を特定することが重要です。振動の一般的な原因については、以下で説明します。
整合性の問題
2台以上の回転機械が接続される場合、正しいアライメントが極めて重要です。
典型的な整合性の誤りとしては、以下のものが挙げられます：
- 平行ミアライメント：
軸の中心線は平行ですが、一直線にはなっていません。これは水平方向にも垂直方向にも起こり得ます。平行ミアライメントは、オフセットミアライメントとも呼ばれます。 - 角度ずれ：
軸は一点で交わっていますが、平行ではありません。これは水平軸と垂直軸の両方で発生する可能性があります。角度ずれは、ギャップずれとも呼ばれます。 - 平行・角度の複合ずれ：
平行ずれと角度ずれの両方が組み合わさった状態。平行・角度の複合ずれは、最も一般的なずれです。
アンバランス
回転物の重心が中心線から正確に外れていると、機械のアンバランスが生じ、振動を引き起こします。機械にアンバランスが生じると、機械本体や基礎、配管などに損傷を与える可能性があります。アンバランスには、静的アンバランス、結合アンバランス、動的アンバランスの3種類があります。
静的不平衡
静的不平衡とは、重心の軸（慣性軸）が回転中心（軸心線）と一致せず、重心が重い箇所と重心が同一平面上にある状態を指します。 静的不平衡は、主質量軸が軸心線に対して平行方向に変位した結果生じることがあり、非対称な質量分布や変形によって引き起こされる可能性があります。理論的には、両端に回転点を持つ物体を配置することで、静的不平衡を検出することができます。静的不平衡があり、摩擦がゼロの場合、重力が重い側を下向きに傾けます。
結合不平衡
結合不平衡は、回転体に異なる平面上に2つ以上の不平衡質量が存在し、それらが静止位置で互いに相殺される場合に発生します。主質量軸はもはや重心に平行ではなく、重心の軸と交差します。システムが回転し始めると、これらの質量は遠心力の影響を受け、振動が発生します。
動的不平衡
動的不平衡は最も一般的な不平衡のタイプであり、静的不平衡および結合不平衡の結果として生じます。主質量軸が変位しており、シャフトの中心線と平行ではありません。
レゾナンス
すべての機械には、1つ以上の共振周波数（固有振動数）があります。回転周波数が機械の共振周波数と一致すると、共振が発生します。共振は重大な影響を及ぼす可能性があります。
ルーズパーツ
ベアリングやボルトの緩み、腐食は、機械の過度な振動を引き起こす可能性があります。機械内部の機械的力により、緩んだ部品は急速に損傷を引き起こす恐れがあります。
動的不平衡は、最も一般的な不平衡のタイプであり、静的不平衡および結合不平衡の結果として生じます。主質量軸は変位しており、シャフトの中心線と平行ではありません。
軸受の損傷
回転機械においては、主に2種類の軸受、すなわち転がり軸受とすべり軸受が見られます。
ローラーベアリングはいくつかの方法で損傷を受ける可能性があり、それぞれに固有の振動パターンがあります：
- 内輪の損傷
- 外輪の損傷
- ケージの損傷
- 転動体（シリンダー、コーン、ニードルなど）の損傷
ローラーベアリングの各部品には、それぞれ固有の周波数があります。これらの周波数を計算することで、振動解析を用いて、その振動がベアリングの損傷に起因するものかどうかを判断することが可能です。
ローラーベアリングとは対照的に、スリーブベアリングは転動体を用いず、摩擦を低減するために流体（油）膜を利用します。流体膜の不均一性が振動の原因となる場合があります。安定した油膜が形成できない場合、油膜が破断し、オイルホイップやオイルワールが発生することがあります。さらに、この種のベアリングは、ベアリング内でのシャフトの位置が固定されていないため、シャフトの位置に対する外部からの影響に対してより敏感です。
損傷または摩耗した歯車
ギアボックスの振動は、多くの場合、ギアの歯の損傷や摩耗によって引き起こされます。ギアの歯が噛み合う際、損傷した歯が含まれていると、他の歯が噛み合う場合のように力が伝達されません。ギアの歯が破損している場合、サイクルのその時点では伝達される力が減少します。その結果、振動が発生します。
