非定常振動のスペクトル解析による回転軸のクラック検出法の研究

• 研究課題/領域番号: 08650289
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械力学・制御
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 石田 幸男 名古屋大学, 工学部, 教授 (10092991)
• 研究分担者: 井上 剛志 名古屋大学, 工学部, 助手 (70273258) ; 北岡 征一郎 鳥取大学, 工学部, 教授 (00023234)
• 研究期間 (年度): 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 1996年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: 回転体の振動 / クラック / 非定常振動 / スペクトル / 疲労き裂 / 振動診断法

研究概要

本研究は、回転機械を停止せずに、クラックの発生時の振動特性の変化からクラックを早期に、簡単に、かつ確実に検出する方法を開発することを目的として行った。特に、非定常振動(回転速度を0から定格回転速度まで加速)したときのスペクトルに注目した検出法である.既存の研究では不つりあい応答としての定常振動に注目しているため、ふれまわり振動中に軸の伸びている部分と縮んでいる部分の入れかわりがなく、したがってクラックの特徴が出難く、また仮に特徴的な振動が発生したとしても、監視した運転速度とはずれる可能性が高く、検出の確実性からみれば不十分なものである.本研究では、広い回転速度で掃引したときの非定常振動のスペクトルに注目しており、変化の発生を見逃すこともなく、また 回転速度の変化によりクラックの開閉状態の切り変わりが起き、クラック発生による変化が出やすい。研究の結果、水平軸にクラックが発生した場合、(1)主危険速度通過時の振動は不つりあいの方向だけでなく大きさによっても大きく異なること、(2)後向きふれまわり振動、前向き2次超調波振動の非定常振動を十分大きくなることなどが明らかとなった。なお、スペクトルの特徴に定常振動との差異も現われるが、そのちがいはさほど大きくなかったことも明らかとなった。