ISO振動評価基準

ISOはInternational Organization for Standardizationの略で、国際標準化機構と呼ばれ、国際的な標準である国際規格を策定するための非政府組織の事です。
ISO規格、ISO 10816-3 : 2009に回転機械におけるコンディションの総合判定に使用する絶対判定値の記載があり、速度のrms値(速度の実効値)を総合判定に使用する様に記載がなされています。その概要を図1に示します。

回転機器の振動に対する耐久性(耐久指標)のことを振動シビアリティと言いますが、この振動シビアリティの値は、ISO振動評価基準検討WG(Working Group)発表のISOポンプ振動評価基準に関する検討結果報告書によるものです。
回転機械は出力の大きさによって2グループに分類され、さらに取付けられている基礎の状態によって2つに分類されます。

「機械の基礎状態」が『固い』、『柔らかい』は回転機械とその取付けられた基礎を含む固有振動数が回転機械の一次危険速度(例:回転数が3000rpmの回転機械の一次危険速度は50Hz)の25%以上かどうかで判断されます。例えば回転数が3000rpmの回転機械が基礎の上に固定されている場合で、基礎を含む固有振動数が62.5Hz(=50Hz × 1.25)以上の場合は『固い』基礎に分類され、62.5Hz未満は『柔らかい』基礎に分類されます。詳しくは「機器のグループ分けについて」または設備担当者にご確認下さい。

設備は上記の方法で分類し、図1に示す絶対値判定で評価する事が推奨されています。

isojudge03.png

図1. 振動シビアリティ測定器に関する要求事項

それではなぜ、速度で総合判定するのか?

一般的に「物」には寿命があります。どんなに堅い金属でも「ある一定の限界」を超えると破壊して行きます。この「ある一定の限界」のことを専門的には「応力限界」と呼ばれています。難しいことは材料力学を勉強して頂ければ解りますがここでは簡単に説明します。

皆さんも今までに針金やアルミニウムのプレート等を何回か折り曲げて切断した事があると思います。

その時に折り曲げた『大きさ』と『回数』を表したものが、材料力学で言うSN曲線です。

図2はそのSN曲線を示しています。縦軸はSで応力(Strain)を表し、横軸はNで回数(Number)を表すグラフです。

材料には必ずと言って良い程、このSN曲線が存在します。このグラフをみると、物体はどのくらいの力(S;変位=応力)を、何回(N)繰り返すと破損して行くかが解ります。SN曲線の右側部分を薄い灰色で表していますが、その領域が「物が破損する」領域を表しています。SN曲線の左側部分の白い領域は「物が破損しない」領域を表しています。

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図2. 材料力学におけるS-N曲線

 さて、話を振動の世界と材料力学の世界に戻しますと、SN曲線のSは振動で言うD(変位)に相当します。このDだけをみると確かに応力も発生していますが、1度しか応力が掛かって(発生して)いないかも知れません。では一体どうして物は破壊して行くのか?

もう一つの要素は、そう回数(N)です。

  そこで、振動速度の式を思い出して下さい。V=2×π×f×D=ωDでした。詳しくはこちら

  お分かりになったと思いますが、f(=周波数;1秒間の繰返し数)が回数を表しています。

つまり、速度には、変位の大きさ(応力)とそれが繰り返された回数(N)の情報が含まれているのです。
従って、速度の値の変化に着目していれば、機器の軸受の劣化具合が監視できると言う訳です。

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