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【プラント設計の基礎】振動についての簡単な話

2019年3月30日

機械部品に物理的な細かい動きがあると振動が発生します。振動は単に直線的な動きではなく、時に2次元的に,時には3次元な形で現れます。

振動の発生点は、摺動部の軸で特にベアリングや軸受から発生する事がおおいです。

振動はなぜ発生するのか?

機械部品には質量があり、質量が移動すると運動エネルギー発生するので部品が機械内で移動すると、生成されるエネルギーによって機械全体に力が生じる場合があります。

そこに機械自体の共振点が重なると大きな振動となります。

洗濯機から見る振動の原因

円運動による振動の例は身近なもので洗濯機があります。洗濯機の中に例えば 1つの重い物を(例えば布団とか毛布とか)を入れて洗濯したことはあるでしょうか?

大体毛布や布団だけを入れると脱水の際に洗濯機が大きく振動することがあります。なぜかというと湿った毛布や布団は非常に重量があるのに、洗濯層の一部に偏った状態になることが多いです。

その状態で洗濯機が脱水を始めると均一ではない遠心力を生み出します。この力によって洗濯機は大きく振動するのです。

もし、毎日このような状況が続くとしたら洗濯機にはどの程度の負荷がかかるのでしょうか?

この例が示すように、振動は機械の設計において常に考慮されなければなりません。振動が激しいと機械部品が早期に磨耗し故障する可能性があるためです。

振動による摩耗の一例

摩耗と故障について言えば車のタイヤがすぐに減ってしまう時も振動が原因かもしれません。

車のショックアブソーバー(サスペンション)車の振動を安全に制御、つまり減衰させます。これは、車が道路の段差を走るときに振動を減衰させるのに役立ちます。

適切な減衰力がなければ、振動力によりタイヤが文字通り道路を跳ね返りそのたびにタイヤを激しく削っていくでしょう。

振動による身体的な影響

強い振動は機械に影響を与えるだけでなく、しばしば身体的な影響を引き起こします。有名な障害としてはレイノー症候群です。

振動によって指への血流が損なわれ、指が震えたり、しびれたり、白くなったりする原因となります。

まとめ

このように振動は機械そのもの自体に大きな影響を及ぼし、ひどい場合は機械構造自体を破壊するときもあります。

そのため、振動は機械設計の際に考慮する必要がありますし、もし使用中に移動振動が発生した場合は何らかの故障が発生したと考えられます。

故障を知る要因としては大きなものの一つですので、回転機器をチェックする際は必ず振動もチェックしましょう。

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