精密、正確なアライメントが行われていないと、ポンプに振動が発生します。その振動がベアリングやメカニカルシールなどの部品寿命に悪影響を与えているであろうことは想像できます。しかし現実には日常的な修理作業としてベアリングやメカニカルシール等の部品は交換されますが、ミスアライメントが故障の原因の1つとして疑われることは殆どありません。

A社では回転数が3450rpmのポンプをストレートエッジ(定規)でアライメントし、ベアリングの交換は平均1～2年の周期で実施していました。しかしベアリング交換修理直後に高い振動が発生し、アライメントをやり直すことが度々発生するようになり、改善の必要性が発生していました。アライメントツールを調べている過程で、アライメントの良し悪しで、ベアリングやメカニカルシールの寿命が左右されることが判りました。

アライメント精度が影響するベアリングとメカニカルシールの寿命

振動をできるだけ低くすることは回転機の安定運転にとって重要なことです。そこでミスアライメントがあるときの振動の大きさを、一般的なフランジ型フレキシブルカップリングをもつ7.5kW3450rpmのポンプで測定しました。まず芯ずれ、面開きを0.05mm以内にアライメントした後、水平方向の芯ずれだけを大きくしていったときの振動値を測定すると、芯ずれが0.1mmを越すとJISB0906に定義されている振動基準の注意レベル(1.8mm/s)を越える振動が発生しています。振動を低くするには、フレキシブルカップリングであっても精密な芯出しが必要なことが分かります。

次のデータはミスアライメントによって、ベアリング寿命が短くなることを示しています。テストしたカップリングはリンク、グリッド(SF)、ギヤ(歯車)の3種類です。メーカー許容値には各カップリングの最大芯ずれ許容量が記されています。例えば、ギヤカップリングは1.27mmの芯ずれ許容能力があるとされていますが、0.13mm(安全率10)以下に芯出ししないとベアリングの寿命が短くなることが判ります。すなわち、芯出し許容値はカップリングの安全使用に対するものであり、ベアリングの寿命に与える影響まで考慮されたものではないということです。

さらにメカニカルシールメーカーの技術ハンドブックに「メカニカルシールの寿命とアライメント精度の関係」を示したデータが紹介されています。0.05mmの芯出しを施されたメカニカルシールの寿命は連続使用月数が80ヶ月なのに対し、0.25mmでは1/10の8ヶ月にまで減少しています。つまり、これらのデータから言えることは、モーター、ポンプやファンなどの回転機で振動の発生、ベアリング故障やシールの漏れが発生したとき、ミスアライメントが原因の大きな要素である可能性が高く、調査してみる必要があることを示唆しています。すなわち精密なアライメントは回転機の安定運転にとって非常に重要な条件だということができます。

回転機のアライメント精度向上と作業時間短縮のために