各種材料を利用した回転軸系における曲げ振動実験装置の開発実験

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ガスタービン、ポンプ、遠心送風機、遠心圧縮機、モーターなどに代表される回転機械は、ある特定の回転速度で運転すると、激しい振動を発生することがある。このような回転機械に特有な異常振動の原因は、機械が内蔵している回転子の不つりあいの存在である。このような振動は、機械の性能低下をもたらしたり騒音を発生したりするばかりでなく、振幅が大きい場合には回転軸の塑性変形や破壊も引き起こす。また直接破壊にいたらない場合でも、繰り返し運転を長時間続けると軸や軸受部が疲労破壊を起こすこともあるので危険である。そこで、本実験では、たわみ振れ回り運動が原因となる装置が市販されていないため装置を開発しその実験検証を行い、回転機械における曲げ振動の発生機構を理解すると共に、どうして曲げ振動が起こり、たわみ振れ回り運動にて回転軸がどのくらいの回転数で、1自由度振動系の固有角振動(危険速度)に達するかを、円筒板の外周軌跡を把握することにより明らかにすることを目的とした。市販の非接触度変位計(2ケ)を取付けた実験装置の開発し、特に回転軸および回転子(円筒板)は、数種類の材料を用意して併せて開発した。回転子から見て垂直方向変位計および水平方向変位計にて、非接触に装備後、回転子の触れ回り現象を観察、既存のモニターに映し出し視覚的にわかりやすいよう開発した。危険速度では、たわみ触れまわり運動が、円筒板の外周軌跡ように大きく運動したため、たいへん危険であり、画像取り込み装置を追加導入し、モニターへこの運動の現象を観察後、ふれ回りを明らかにするため振動装置を開発した。重心Gに遠心力が加わりたわみ振れ回ることも確認した。より円滑な振動実験装置⇔データ格納計算機間のインターフェースは、制御ソフトウェアを開発し、どうして曲げ振動が起こり、回転軸がどのくらいの回転数で1自由度振動系の固有角振動(危険速度)に達するか明らかにした。