励振源の振動数がローラ チェーンの固有振動数に近づくと、チェーンは見て分かるほどに振動します。状況によっては、激しい振動のためにチェーンあるいはチェーン ドライブが損傷します。主な励振源は、大きな循環荷重、弦運動、およびローラと歯の衝突です。
理解を助けるため、チェーンの固有振動数は駆動スプロケットの速度に置き換えられます。これを危険速度といいます。駆動スプロケットの速度が危険速度に近づくと振動が発生します。駆動スプロケットの危険速度の間隔は次の式で求めます。
ここで
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n C |
駆動スプロケットの危険速度[rpm] |
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n |
駆動スプロケットの実際の速度[rpm] |
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Δ n |
危険速度の制限値[-] |
横振動
横振動では、チェーンは弾かれた弦のように上下に振動します(両軸を同一水平面に置いたレイアウトの場合)。これは最も分かりやすい、最も頻繁に発生する振動です。横振動の固有振動数は高くありません。多角形効果および大きな循環荷重による励振だけで、共振による破壊的な振動が発生する可能性が十分にあります。チェーン ドライブのすべてのスパンについて横振動が計算され、現在の駆動スプロケットの速度と比較されます。
チェーン ドライブの各スパンでの、横振動を発生させる駆動スプロケット危険速度は、次の計算式で求められます。
ここで
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n cL |
横振動の固有振動数に対応する駆動スプロケット危険速度[rpm] |
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| λ |
振動の調和を表す整数[-] |
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L T |
チェーン スパンの長さ[m] |
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F T |
チェーン スパンの張力[N] |
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f TZ |
歯数係数[-] (z 1 < 18 の場合は f TZ = 1.2、それ以外は f TZ = 1.1) |
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z 1 |
駆動スプロケットの歯数[-] |
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m |
チェーンの固有質量[Kg/m] |
波状振動
波状振動では、チェーンはゴムが伸縮するように、長手方向に振動します。通常、波状振動は目には見えません。波状振動はチェーンに非常に大きな張力をかけ、早期の破断を助長します。歯接触頻度がチェーンの 2 番目の緩和固有振動数と一致すると、破壊的な波状振動が発生することがあります。
チェーン ドライブの各スパンでの、波状振動を発生させる駆動スプロケット危険速度は、次の計算式で求められます。
ここで
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n cW |
波状振動の固有振動数に対応する駆動スプロケット危険速度[rpm] |
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| λ |
振動の調和を表す整数[-] |
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L T |
チェーン スパンの長さ[m] |
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z 1 |
駆動スプロケットの歯数[-] |
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c |
チェーンの剛性[N/m] |
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m |
チェーンの固有質量[Kg/m] |
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軸方向またはばね状の振動
軸方向の振動では、チェーンは 2 つのローターにはさまれたばねのように挙動します。この振動は目には見えませんが、共振によりノイズが発生するため、音で分かることがあります。大きな循環荷重の衝撃だけで、共振による破壊的な振動が発生する可能性が十分にあります。
多角形効果による駆動スプロケット危険速度
外周振れによる駆動スプロケット危険速度
不正確なチェーン リンク ピッチによる駆動スプロケット危険速度
ここで
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n cAca |
多角形効果による駆動スプロケット危険速度[rpm] |
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n cAcr |
外周振れによる駆動スプロケット危険速度[rpm] |
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n cAip |
不正確なチェーン リンク ピッチによる駆動スプロケット危険速度[rpm] |
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z 1 |
駆動スプロケットの歯数[-] |
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c |
チェーンの剛性[N/m] |
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D 1 |
入力スプロケットのピッチ円直径[-] |
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D 2 |
出力スプロケットのピッチ円直径[-] |
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I 1 |
入力スプロケットに関連する回転慣性モーメント[kg m 2 ] |
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I 2 |
入力スプロケットに関連する回転慣性モーメント[kg m 2 ] |