新しいANSI/ASAシャフトアライメント規格を採用

シャフトの調整は、回転機械の新規設置または修理された機械の設置における重要なステップです。 このステップを省略したり失敗すると、作業効率が低下し、機械の寿命が短くなる可能性があります。 2 台の回転機械の位置を調整する手順では、相対的なシャフト位置を測定し、通常は足元でシムを調整することによって一方または両方の機械ケースを調整する必要があります。 しかし、最近まで、シャフトをどの程度厳密に位置合わせする必要があるかは未解決の問題でした。 この状況は、米国規格協会/米国音響協会 (ANSI/ASA) 規格 2.75-17 の発行によって変わりました。 ここでは、その内容と、シャフト機械のアライメントに携わるユーザーにどのようなメリットがあるかをまとめています。

さらに先に進む前に、ANSI/ASA S2.75-17 が大きな前進であることを認識することが重要です。 以前は、シャフト アライメントの公差やベスト プラクティスを設定するための業界全体の標準はありませんでした。 そのため、その仕事は、業界固有のアプリケーションに焦点を当てた機械メーカーと組織に委ねられました。

たとえば、American Petroleum Institute (API) 670 は、石油化学産業で使用される特定の流体ポンプのシャフト アライメント公差を規定しています。 シャフト アライメントの公差とベスト プラクティスに関するガイダンスは、さまざまな業界の機械工学の専門家とシャフト アライメント機器のベンダーによって開発されました。 最も一般的なものは、同様の方法論と曲線を使用して、高速マシンのより厳しい許容誤差を示していますが、許容される残留ミスアライメントは大幅に異なります。

2013 年 12 月、振動研究所と ASA は、業界全体にわたる普遍的なシャフト アライメント標準を作成するための共同作業を開始しました。 その取り組みは 2017 年に「ANSI/ASA S2.75-2017: シャフト アライメント方法論、パート 1 および 2。パート 1: 一般原則、方法、実践、および公差」の出版で頂点に達しました。 この規格は、最も一般的な機械構成のシャフト アライメントに対応しています。つまり、それぞれ 2 つのベアリング (4 ベアリング セット) とシャフト間のフレキシブル カップリングを備えたドライバーと被駆動コンポーネントを備えた横型機械です。 「パート 2: 用語」では、パート 1 で使用される用語を定義します。2022 年に発行予定のパート 3 では、立型機械のシャフト アライメントについて取り上げます。

ANSI/ASA S2.75-2017 では、シャフト アライメント公差に関するガイダンスに加えて、手動およびレーザー測定の方法論も提供しています。 また、アライメントの品質グレードを確立し、修正動作のベスト プラクティスを説明し、基本的な取り付けとベースの問題に対処します。 さらに、この文書には次のようないくつかの有益な付録が含まれています。

ANSI/ASA S2.75-2017 では、基本的な問題の中で、許容可能な相対シャフト位置 (シャフト アライメント) 公差に対処しています。 また、ベースの平面度やレベル、シャフトの振れ、カップリングの振れ、ソフトフット、OLTR 機械の動きなど、他の重要な要素の許容差も規定します。

さらに、この規格ではパイプと導管のひずみに対する許容値を指定していますが、これは「垂直方向または水平方向の測定で 50 マイクロメートル (2 ミル、ミル = 1/1000 インチ) を超える大きさのシャフト アライメントの変化を引き起こすのに十分なものではない」カップリングで。」 同梱の付録 C は、ポンプ シャフトの位置を調整する際にこの状態を特定して修正するための方法論を提供します。

重要なのは、ANSI/ASA S2.75-2017 は、主要なステップと決定ポイントを示すフローチャートを含む、シャフト アライメント プロセスへの包括的なアプローチを提供していることです。

シャフト間のアライメントを評価する 2 つの一般的な方法 (上部ローテーターの画像を参照) のうち、1 つはシャフトの中心線間のオフセットと角度を使用してアライメントを示します。 もう 1 つは、2 つの結合面のそれぞれのオフセットをそれらの間の距離に対して評価し、オフセットのミル/間隔のインチ (ミル/インチまたはμm​​/mm) で表される角度のペアを算出します。

ANSI/ASA S2.75-2017 では、カップリング ハブ間の可撓性部材をカップリング メカニカル リンク (CML) と呼んでいます。 フレックスプレーンと呼ばれる点で生じる CML と各ハブ間の角度により、シャフト間の位置ずれが調整されます。 これら 2 つのフレックス プレーン角度は、オフセットや角度の値よりもフレキシブル カップリングによって行われる仕事をより正確に表すため、ANSI/ASA S2.75-2017 はこの方法を使用して位置合わせ公差を確立します。

この方法のもう 1 つの利点は、両方のフレックス プレーンで必要な公差が 2 つの値 (オフセットと角度) から 1 つの角度に減り、達成が容易になることです。

ANSI/ASA S2.75-2017 は、機械の動作速度とフレックス プレーンの角度に基づいて、ミル/インチ (μm/mm) 単位でアライメント品質グレードを提供します。これは、フレックス プレーンのオフセットとフレックス プレーンの分離の比率に直接関係します。 。 公差は表とアライメントグレードチャート (画像 1) に図示されています。 式 1 の式によっても計算できます。

このチャートは 3 つのアライメント グレードを強調しています。AL4.5 = 最小。 AL2.2 = 許容可能。 AL1.2 = 優れています。 機械メーカー、サービスプロバイダー、またはエンドユーザーは、動作速度に関係なく、機械の構造と動作条件に基づいて任意のアライメントグレードを選択できます。 したがって、過酷な使用に耐えられる頑丈な機械を製造するポンプ メーカーは自社の機械に AL2.0 を指定する可能性がありますが、非常にスムーズな動作を求める工作機械メーカーは AL1.0 を指定する可能性があります。 製造工場は、新しく設置された機械には AL1.2 を指定しますが、境界条件 (ボルトの境界やベースの境界など) によって機械の移動が制限される場合は、AL2.2 を許可することができます。

たとえば、1 つのフレックス プレーンでのカップリング アライメント オフセット測定 (リバース ダイヤル インジケータまたはレーザー システム) が 0.004 インチで、フレックス プレーンの間隔が 2 インチの場合、比率は 4 ミル/2 インチ = 2 ミル/インチになります (画像 4)。 。 アライメント グレード チャート (画像 3) は、1,800 回転/分 (rpm) で、フレックス プレーン角度 2 ミル/インチが AL2.2 より上、AL4.5 より下であることを示しています。 このアライメントを AL1.2 に改善するには、両方のフレックス プレーン角度が 0.72 ミル/インチ未満で、各フレックス プレーンでの実測オフセットが 1.44 ミル未満である必要があります。 これらの値は、前述の式から計算できます。 注: 両方のフレックス プレーン角度が許容範囲内にある必要があるため、2 つのうち大きい方のみを評価する必要があります。

多くのアライメント技術者は、さまざまなアライメント ツール ベンダーが提供する公差テーブルに精通しています。 通常、これらの表には、カップリング ハブの間隔が 4 インチ未満の場合の一般的な機械の rpm に対するシャフトの中心線のオフセットと角度の値が示され、間隔が 4 インチを超える場合のカップリング ハブでのオフセットの値が示されています。 この方法は、位置ずれによってカップリングにかかる​​力に関する懸念と、カップリングの位置合わせがストレート エッジと隙間ゲージのみで行われていたときに一般的だった形式で公差を持たせたいという要望との間の妥協点を表しています。

便宜上、ANSI/ASA S2.75-2017 では、AL4.5 の最小公差、AL2.2 の許容公差、および AL1.2 の優れた公差に対応する値を含むオフセットおよび角度形式の表が提供されています。 これらの値を満たすことで、規格内の対応する公差への適合が保証されますが、公差フォーマット間の幾何学的差異により、必要以上に厳密な位置合わせが行われる可能性があります。 これはマシンにとって悪いことではありませんが、余分な時間と労力がかかる可能性があります。

ANSI/ASA S2.75-2017 はトレーニングマニュアルではありませんが、機械ケースの移動に関する情報とガイドラインを提供します。これは、ソフトフットやベースバウンド、ボルトバウンドなどの問題によって挫折する可能性のある調整プロセスのステップです。条件。 たとえば、制御された方法で機械の位置を調整するためのジャッキねじと関連技術について言及し、軸方向の間隔 (カップリング ギャップ) の位置決めの重要性について言及しています。 範囲は限られていますが、この情報は、これらの問題に遭遇した調整技術者にとって役立ちます。

包括的なシャフト アライメント標準が存在しないことが、効果的なトレーニングや作業手順を作成する際の障害となっていました。 ANSI/ASA S2.75-2017 は、機械のシャフト アライメントに関わるエンド ユーザー、機器ベンダー、コンサルタントにとって新たな日を迎えます。 幅広い機械技術専門家からの意見をもとに作成された包括的な標準により、作業手順と技術仕様を一致させることができ、シャフト調整技術者は、寄せ集めのベストプラクティスや、場合によっては誤った経験則に依存する必要がなくなります。

ANSI/ASA S2.75-2017 のパート 1 では、フレキシブル カップリングを備えた一般的な 4 ベアリング セットの調整について説明しており、間もなく公開されるパート 3 では、多くの場合ソリッド カップリングまたはカルダン シャフト ドライブを備えた垂直機械について取り上げます。 追加のパーツが今後登場する可能性がありますが、パーツ 1 と 3 を合わせて一般的な産業機械の主要なセグメントを網羅することになります。

Eugene Vogel は、ミズーリ州セントルイスにある EASA, Inc. のポンプと振動の専門家です。 314-993-2220 または 314-993-1269 (ファックス) までご連絡ください。 詳細については、www.easa.com をご覧ください。