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設備機器の振動の大きさをどういう単位で表現するのがいいのでしょうか
ある設備機器を天井に設置しようとしていますが、施主から「振動」について聞かれています。これまでその機器で振動で問題になったことはないのですが、その場所は埃を非常に嫌う場所であるとのことで、機器の振動によって埃が舞い落ちるようなことがあっては困るということのようです。施主のいままでの経験から天井に設置しているダクト換気扇ではそのようなことは起こっていない為、施主からは「ダクト換気扇と比べてどうか」という表現にて回答を求められています。 いろいろ調べた結果、ダクト換気扇の仕様書では「片振幅２０μｍ」、今回設置しようとしている機器は「振動速度６ｍｍ／ｓ」とうたってありました。 いずれも振動の大きさを表現していると思いますので単位を揃えれば比較はできるはずです。ただ今回設置しようとしている機器はダクト換気扇よりも大きく重いため、単純に「振幅」や「振動速度」という指標で比較していいのか疑問に思った次第です。「その機器が加振源になって天井をびびらせて埃を落とす」といった現象を考えたときに、その機器の大きさや質量といったファクターは無関係なのか・・・と思ったわけです。 今回の事象に対してはどのように考えればよいのかご教示よろしくお願いします。
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＞いずれも振動の大きさを表現していると思いますので単位を揃えれば比較はできるはずです。 いいえできません。なぜなら、振動には振幅と周波数の１つのパラメータが影響しますので、単純に変位と速度の換算比較はできません。 ただし、換気扇の方は回転による特定の周波数が卓越するのではないでしょうか？ 特定の周波数により振動が引き起こされていると考えれられる条件であれば、以下の式により換算は可能です（特定の周波数についてでない場合は周波数ごとの振動データがあれば換算可能ですが現在入手しているデータだけでは求めることはできません）。 速度ｖ＝変位ｄ×２×円周率×周波数ｆ 特定の周波数で振動する場合、その振動を単振動すなわち、正弦波と考えられるからです。上記の式は正弦波をＡ×ｓｉｎ（ｗｔ）と考えて、時間ｔで微積分したときの変位と速度の関係になるからです（ｗ＝２×円周率×ｆ：円振動数という）。 ＞その機器の大きさや質量といったファクターは無関係なのか・・・ 関係あります。振動によって起こされる加振力は振動の大きさの他、質量が影響します。 一般には力Ｆ＝質量ｍ×加速度ａですし、たとえば、建物の振動実験に用いる振動発生装置（起震器）の加振力は以下の式で表されるものがあります。 加振力ｆ＝質量ｍ×振動数ｆ＾２×変位振幅 以上から振幅と振動数と質量を考慮すればある程度の比較はできます。但しこれは共振などを考慮する必要がないくらいがっちりと固定した場合です。 実際は、＃１さんが書かれているように固定条件などにより応答が変わるので、理論値が実験のように単純には行きませんが。
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- mono0413
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難しい問題だと思います。 同じ振動速度でも、振動する物体の質量が大きければエネルギーは大きくなりますから無関係とは言えません。 ファン直径50センチの換気扇と、総重量500キロのコンプレッサーを比べてみてください。 また、機器の振動は、設置場所の強度や固定方法などで違いが出ます。 屋根重量や梁の強度で揺れ方が変わる事は想像できますよね。 また縦柱付近と、柱と柱の中間でも違いが出ると思います。 天井の固有振動数も関係してきますし、計算式だけで予測するのはかなり難しいと思います。 経験的に言えば、剛構造物に架台を設けて制振対策をすればそれほど振動はしないはずですし、周囲の物が共振する事も少ないと思います。 私は昔設備管理をしていましたが、点検では加速度振動計を使っていました。 参考に計測機器メーカーのURLを挙げておきます。
お礼
ありがとうございました。おっしゃるとおりですね。 設置の状況によっても変わりますし、共振現象を考えると一概にいえる話ではなくなってきますね。 ですので、機器単体での比較結果を回答するしかないかなと思っています。施主にとっては明確な答にはなっていないでしょうがやむなしかと思います。 ありがとうございました。
お礼
ありがとうございました。 「単位をそろえれば・・・」はおっしゃるとおりです。回転数がわかっている前提で書きました。 #1さんへのお礼にも書きましたが、まずは機器単体での比較結果を回答するしかないかと思っています（１００％の回答にはなりませんが何も回答しないよりはいいかと）。この回答に際して、今回頂いたアドバイスを参考にまず「加振力」という視点で話をしたいと思っています。あとの伝達系や全体の話は別物として考える必要ありと補足をつけて・・・。長い戦いになる気がします。 ありがとうございました。