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1級舶用機関整備士指導書

 事業名 舶用機関整備士の資格検定事業
 団体名 日本舶用機関整備協会 注目度注目度5


2.7 大きな振動が発生する
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 機関の振動は、ピストンやロッド小端部の往復動による慣性力と、クランクピン、アーム、ロッド大端部の回転による遠心力、さらにクランク軸を中心とする回転モーメントなどの不釣合、並びに爆発力で生ずる回転変動によるトルク変動などにより、機関が振動する。
 機関の振動がシステム全体の起振源となり、それらの弾性体に振動を伝え、軸系においては捩り振動が発生する。いずれも振動体の固有振動数と共振した時に、その振巾が大きくなり、振動や捩り振動の問題として不具合が発生するのである。
 実用上は、クランク軸のダイナミックバランス、ピストンやロッドのアンバランスなどを除くことにより機関自体の振動を軽減し、ダンパ装着により捩り振動を吸収緩和する方法が採用されているので、殆んど問題化することはないが、以下に示す故障を発生すると、問題となるので早めに対策しなければならない。
 
1)機関台の不良
(1)据付ベースの不良
 機関などを据付ける基礎部分の地盤や構造物などが軟弱であると、機関台をいくら丈夫にしても振動を防ぐことはできないので、基礎となる地盤や構造の強度について十分な検討と対策が必要となる。
(2)機関台不良
 共通台板を含めた機関台に、強度不足や溶接歪み変形などが発生すると、変形や歪により軸芯狂いなどを生じて、大きな振動を起こすことがある。このような場合は、機関のクランク軸に曲げを生じ、ジャーナルメタルの摩耗、焼付きのほか、クランクアームのデフレクションが大きくなり、クランク軸折損などの大事故を発生する原因となるので、十分に注意しなければならない。
 機関台やブラケットなどに亀裂を生じた場合は、振動が発生するので、十分点検すると共に、その原因を明確にして補強しなければならない。
(3)据付不良
a)オーバハンギング
 機関換装時に、機関台の巾が広過ぎて、大きくオーバハンギングする場合は機関台を作り直すか、間座を入れて修正し、十分な強度を持たせ、オーバハンギング状態にならぬようにしなければならない。
 過度のオーバハンギングは振動を助長し、過大な応力を生じて、ブラケットやクランクケースなどに亀裂を発生することがある。
 
 
b)機関台据付面の仕上げとシム調整不良
 張付ライナなどの上面の仕上精度は、全ての据付ブラケット上面で、大きな段差を生じぬようにすると共に、左右据付面は、水平又は2/100mm以内のハの字形勾配の範囲内に仕上げる。水平から形(ハの字形の逆)になると、シム調整が困難となる。
 各据付ブラケット部分のシム厚さを調整して、芯出しを行うが、シムはできるだけ厚いものを数少なく用い調整しなければならない。シム調整が不十分な場合は、各ブラケット締付時にそれぞれのブラケットの応力がバラツキ、振動が発生すると共に、亀裂を生じることがある。またクランクケースにも歪みを生じ軸芯狂いを起こし易くなるので、完全に調整しなければならない。
c)芯出し不良
 軸芯の調整は、カップリングの外周面と端面を基準にして行ない、弾性ゴム接手などを介して連結するものは、外周振れ及び端面振れ共に0.1mm以内に入るよう調整しなければならない。またリジッド式の場合は、両方共に0.05mm以内に入るように芯出し調整しなければならない。
 舶用主機の芯出しは、陸芯で合わせ進水後、1昼夜程度の間を置き、船体が浮力で塑性変形が落ち着いた頃に再度浮き芯の調整をしなければならない。特にプロペラと機関の距離が遠く、中間軸を設ける船の場合は、浮芯調整を必ず行なわなければならない。
 芯出し不良の場合は、円滑な伝動が出来なくなり、振動を発生すると共に、軸受け摩耗や軸の曲がりなどを発生する原因となる。
 
2)軸芯の狂い
(1)軸受け摩耗
a)クランク軸受けメタルの摩耗
 ジャーナルメタルの摩耗が大きくなると、燃焼ガス圧力により、ピストンが押し下げられた時の大きな衝撃力を受け、曲げ力が働くと共に、軸受け荷重が過大となり、振動や焼付き、軸芯狂いの原因となる。
b)発電機軸受けの摩耗
 ロータが振り回されて、衝撃力により振動を発生すると共に、発電機のロータとステータが衝突して、破損する。また軸芯狂いの原因となる。
c)減速機軸受けの摩耗
 一般にプロペラの推力軸受けをかねており、テーパローラベアリングが用いられている。これが摩耗すると減速軸の軸芯が下がり、軸系の芯狂いを生じると共に、減速歯車の噛み合いバックラッシュが大巾に増加し、騒音を発生する。
d)中間軸受け摩耗
 軸受けが摩耗すると、軸が振られ回転するため衝撃力を生じて、振動する共に軸芯狂いを助長し、減速軸受けやプロペラ軸受けの摩耗を促進する。
e)プロペラ軸受けの摩耗
 スターンチューブの支面材が摩耗すると、プロペラによる旋回運動で、さらに摩耗が助長される。過大なスキマを生じ軸が振られて回転するので軸が支面材に衝突して振動を発生し、軸の曲がりを起こす。
(2)ボルトナットの弛み
 機関台や据付ベースなどの、締付ボルトナットなどが弛むと振動が発生する。小型船の木製機関台の場合、敷板が薄く弱い時や、裏側の座金が小さい時などは、木材部は面圧に屈して凹みを生じ、弛み易くなるので、特に注意しなければならない。
(3)軸の曲がり
 クランク軸、発電機などのロータ軸、中間軸、プロペラ軸など、動力伝動軸系に曲がりが発生すると、軸芯をうまく調整できなくなるばかりでなく、回転時に軸が振れるので、メタルなどの軸受荷重が大きくなり、油膜が切れて、焼付いたり、振動を発生する。
 これら軸の曲がり点検は、カップリング接手ボルトを外し、軸を手で回しながら、カップリング外周の振れをダイヤルゲージで測定し、0.1mm以上も振れる場合は、軸の曲がりを点検をしなければならない。
 軸の曲がり修正限度は、軸の両端部の軸受け部分をV形ブロックなどで支持し、下図のように中間部の振れをダイヤルゲージで測定する。軸の曲がりは、ダイヤルゲージの振れ巾の1/2であり、この寸法が軸の曲がり許容値を超える場合は、軸の曲がりを修正しなければならない。
 
(拡大画面:4KB)
 
 軸の曲がり許容値が、一般に下記の基準による。
a)クランク軸
・小型機関の場合 0.02mm以下
・中型機関の場合 0.04mm以下
b)発電機ロータ軸
 ステータ部とロータ部の回転スキマの1/2以下
c)ポンプのロータ軸
 インペラとケーシングのスキマの1/2以下
d)中間軸
 軸受けスキマの1/2以下
e)プロペラ軸
 0.05mm以下
(4)クランク軸のデフレクション
 機関の据付け芯出し、前端動力取出し(横引き)などの良否を点検する方法として、クランク軸のデフレクションを測定しなければならない。
 不良な場合は、クランク軸に曲げ力が働くので、クランク軸が回転する時に、アームが開閉作用を起こす。この開閉作用をクランク軸のデフレクションと云い、この値が大きくなると、材料が繰り返しにより疲労破壊し、クランク軸が折損する。詳細については、「第5章 1・3 デフレクション計測とその処置」による。







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