軸の磨耗による機器トラブルの解決方法とは？

回答（８）の補足事項にお答えします。
回転慣性については回転体の力学を参照してください。回転体は理想的には回転中心に対しその質量２次モーメント（回転慣性）が釣合っていないと，
回転バランスが悪くなって，振動などの原因になります。慣性バランスとは中心軸回りの質量２次モーメントのモーメント（３次モーメント）の総和が
ゼロとなることを意味します。
たとえば自動車のホイルなどはバランス調整錘をつけて回転時のアンバラン
スを補正しています。アンバランスがあると回転数によって危険な領域（共
振）が発生します。こうした場合，回転数を少し動かすだけで改善できる場
合もありますが，いずれにしろ回転系のバランスについては配慮が必要で
す。お伺いしている内容では慣性質量の大きな部品は無いようにも思えますので，主動ローラーまたは駆動系の歯車等回転軸心のずれの可能性が高いと
思います。振動の原因を正確に把握することが解決への第一歩だと考えま
す。

お礼

2008/10/30 15:53

大変参考になりました。ありがとうございました。
教えていただいた点を中心に試験をしてみます。

質問者

回答８さんがご心配しているようなことがあるのであれば
そちらを改善するのが第一です。原因を放置して対処療法というのはよくありませんので。
モーターや軸、フレームに振動はありますか？
振動測定器があると測定できますが、ベアリングチェッカーのような加速度のみを測定するものはだめです。
今回のケースでは加速度よりも変位、速度が重要です。

200ｒｐｍくらいではベアリングチェッカーでの診断は難しいです。

お礼

2008/10/24 17:54

ありがとうございます。

フレッティングコロージョン、偏心ということが原因ではないかと推察して
再現性試験の検討をしてみます。
とにかく、試験でフレコロが発生しないこと、偏心ではハイスピードカメラ等で点の軌跡を確認するなどの試験を試みようと思います。

いろいろ本当にありがとうございました。
また質問をした際には、アドバイス宜しくお願い致します。

大変参考になり、ありがとうございました。

まずは、フレコロの発生について再現試験をしてみます。

質問者

回答（7）補足事項にお答えします。
やはり軸偏心で回転側（軸）が振動している可能性が高いように思います。
共振等が原因なら,1～2割位回転数を落とす方法もあるとは思います。
３相交流モーターならインバーターを繋げば容易に減速できます。
減速ができなければやはりはめあいをきつくして,軸心の精度をあげるしか
ないかもしれませんが,もう一度回転軸側に偏荷重がないか確認してくださ
い。ローラーやギヤまたはスプロケットなど慣性負荷の回転釣合いに問題は
ありませんか？回転を上げて回してみればアンバランスの原因はすぐにわか
ります。

補足

2008/10/24 17:46

教えてください。

慣性負荷の回転釣合いに問題とは、具体的にどのような事でしょうか？
機器には、主動ローラーのみ取り付けられております。
（モーターは中空軸タイプです。）

質問者

回答（6）の補足にお答えします。設計強度面ではなんら問題ないように思い
ます。搬送荷重も特に問題にするレベルではなく,内輪のはめあいも中間～
すきまばめでよいと思います。ローラー駆動時,軸受に振動が出ていませんか。振動で止めねじが緩み内輪が共回りしていませんか？もしそうなら,ねじ
ロック等を塗布して止めねじを確実に締め付け直してください。
また回答（5）で検討されているように,はめあいが甘いと内輪と軸の軸心がずれてシンクロ回転しない（振動する）ことも考えられます。止めねじは2点止めですか？2点め止だとその可能性も拭えません。対向側に止めねじをもう一箇所増やすことは可能ですか？

補足

2008/10/24 15:38

ありがとうございます。

内輪の「はめあい」ですが、
内輪：３０φ ０～＋１８μm。軸：３０φ ｈ9（０～-５２）になります。
この場合、min７０μm、max０mになりますが、これでも中間ばめと言って良いのでしょうか？　

止めネジですが、既製品で１２０度に２箇所のみで固定する仕様です。このため増やすことができません。

公差をｈ７等にすることや、違う方法で軸を固定する方法を検討することが必要なのでしょうか？　どう思われますか？

質問者

提示の機械が設計段階で十分検討されたものどうかかわからないので，設計上の確認をステップを追って説明します。
?主動軸の軸径の妥当性を確認ください。
モーターの出力P（ｋW)，軸の回転数N（rpm）とすれば軸に発生する最大トルクT（Nm)はT＝9550ηP/N　（η：機械系の効率）で計算できます。
たとえば2馬力（1.5ｋW）のモーターであればη＝0.9として　T=64.5Nmと求まります。ここにΦ30の軸の極断面係数はZ＝πｄ＾3/16＝5300mm3　ですから
回転負荷に対し軸に発生する最大ねじり応力τは　τ＝1000T/Z＝12.2　N/mm2
と計算できます。このレベルなら鋼軸に対し問題はありません。実際には主動軸に加わる荷重による曲げも考慮する必要がありますが，ここでは省略します。
?ベアリングの選定に問題がないかチェックします。
主動ローラーに掛かる荷重をWとします。主動ローラーはチェン駆動ですか？
そうであれば主動ローラー側のスプロケットのピッチ径をDｓとします。
ベアリングに加わる垂直力の最大値　Wbは　Wb＝W＋2T/Ds　になります。
Wbはベアリングの基本定格荷重（カタログに記載されている10＾6回動作を保証する荷重）に対し十分余裕がありますか？
??で問題なければ実使用時に振動負荷や衝撃負荷が加わっている可能性があるので調査してみてください。??の何れかに問題があれば，軸サイズを上げることで解決できます。

補足

2008/10/24 13:07

?の計算をしてみました（0.4ｋｗモーター）

T＝9550×0.9×0.4/200＝17.19Nm
τ＝1000×17.19／5300＝3.24N/mm2になります。

見込みとしてはどうでしょうか？

?モーターは0.4ｋｗ　１/7.5のギアードモーターで同心中空軸タイプです。
３０φの軸の左右にベアリングユニットがあり、ベアリングユニットの外側　にモーターがあります。
荷重の計算ができないのですが、最大毎分7.5kg程度のものを垂直方向に搬送しております。
ベアリングのカタログでは、ラジアル荷重19.5KNと記載されておりました。

何かアドバイスを頂けたらと思います。

質問者