ケーススタディ：破損したギアの歯

 

はじめに

歯車に関して言えば、振動解析は破損した歯の特定に特に効果的であり、これは最も一般的な歯車の故障の一つです。良好な状態の歯車は、運転中に予測可能な振動パターンを生成します。これらのパターンは、歯車のかみ合い、荷重分布、歯のかかり具合などの要因によって影響を受けます。しかし、歯車の歯が破損したり損傷した場合、振動パターンは大きく変化します。

 

分析

MDIは、セメント工場で定期的なデータ分析を行うよう依頼されました。ギアボックスで歯が欠けたギアが見つかりました。

MDIはこの分析のために以下のハードウェアを使用しました:

• CTCのUEB332 ダイナミック振動および超音波加速度計
• CTCのMH136-1A 平面磁気マウントベース
• CTCのCB108-J2C-006-C555-SF Emerson/CSI互換ケーブルおよびコネクタアセンブリ
• CSI 2130 データコレクター

ポータブルデータ収集のためにブレークアウェイ安全機能を備えたケーブルを使用すること（ここに示されているように）は、大型稼働機械でデータを収集する際のアナリストの安全にとって非常に重要です

 

分析手順

1. 基本振動データを収集する

歯車の通常の振動の基準を確立することは不可欠です。この基準データは、歯車システムの健全な状態を表しています。

 

2. ギア噛み合い周波数を特定する

歯車は、ギア噛み合い周波数として知られる特定の振動周波数を発生させます。これらの周波数は、歯車の歯の数と回転速度に対応しています。振動スペクトルを分析することで、主要なギア噛み合い周波数を特定でき、これは歯車の歯の検出の基準点として機能します。

 

3. 振動スペクトルの変化を監視する

通常のギア運転中は、専用の機器や振動解析ソフトウェアを使用して振動スペクトルを監視してください。特にギアのかみ合い周波数付近でスペクトルに顕著な変化がないか確認します。ギアの歯が欠けると、新しい周波数成分の出現や、既存の周波数の振幅や位相の変化が生じることがよくあります。

 

4.サイドバンドと倍音を解析する

ギアの歯が欠けると、サイドバンドや高調波として知られる追加の周波数成分が発生します。サイドバンドは、主要なギアかみ合わせ周波数に沿って現れる周波数であり、高調波はこれらの周波数の整数倍です。サイドバンドや高調波の存在を検出することは、ギアの歯が欠けている可能性を示す強い指標となります。

MDIによって収集されたデータ

 

結論

日常的なデータ収集を通じて、MDIは、スペクトルがGMF成分で高振動を示しており、支配的な第3高調波を含む高調波が存在していることを結論付けました。これは歯車の摩耗を示しており、成分の振幅は時間とともに増加しています（ページ2のウォーターフォールプロットに示されています）。

タイム波形も高振幅で繰り返し衝撃を示しており、歯の破損を示しています。顧客には次のことを行うように助言されました。

• 内視鏡を使用して、歯車の摩耗や欠損の兆候を検査する
• ギアボックス潤滑油の分析を行う（固体汚染物質と酸化レベルを確認するため）
• ギアボックス摩耗粉分析を行う（歯車の摩耗状態の傾向を把握するため）

注：早期発見はダウンタイムを最小限に抑え、機械システムの円滑な運用を確保するための鍵です！

 

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