ポンプはカップリングによって位置合わせされます。
ポンプの検査と修理後、正常な動作を確保するには、動作中にポンプと原動機のシャフトの中心が相互にずれることによってベアリングに追加の応力がかかることを避けるために、動作中にポンプのシャフトと原動機が同じ直線上にあることを確認する必要があります。これにより、ベアリングブッシュの過熱と摩耗、原動機の過負荷が発生し、さらにはポンプユニットの動作を停止するほどの激しい振動が発生する可能性があります。ポンプ検査後のカップリングの位置合わせを行います。まず、水準器を使って原動機とポンプのカップリング周りの2つのカップリングの相対位置を比較し、ずれの方向を割り出し、カップリングの中心が一致に近づくように粗調整します。 2 つの端面は平行に近い必要があります。一般に、原動機が電気モーターの場合、カップリングの中心は主にモーターの基礎のパッドを調整することによって調整する必要があります。原動機が蒸気タービンの場合、主にポンプを調整することによって中心を見つける必要があります。位置合わせプロセスでは、最初にカップリングの端面を調整し、次に中心を調整すると、中心出しの目的を達成しやすくなります。以下、順を追って紹介していきます。
1. 測定前の準備
カップリングの形状に応じて、円形すきまおよび端面すきまbをすきまゲージまたはダイヤルインジケータを使用して直接測定できます。
測定プロセス中は、次の点にも注意する必要があります。
(1) 調心前に、2 つのカップリングシャフトを専用の調心ボルトを使用して接続する必要があります。固定カップリングの場合は、2 つの部品が正しく挿入されている必要があります。
(2) 測定プロセス中、ローターの回転時の横方向の動きによって生じる誤差を避けるために、ローターの軸方向の位置は一定に保たれるべきです。
(3) 測定前に必ずすべてのアンカーボルトを本締めしてください。
(4) 校正を行う場合は、必ず低温環境下で行ってください。高温運転中は中心を特定できません。
2. 測定プロセス
2 つのカップリング デバイスにマークを付けて位置を合わせます。マークを付けたものをゼロ位置（垂直位置または水平位置）に配置します。専用ツールホルダーまたはダイヤルインジケーターを取り付け、ローターをゼロ位置から回転方向に90度、180度、270度の順に回転させます。同時に、各位置の円周すきまと端面すきま b を測定し、図 1 のように測定データを図に記録します。測定結果に基づいて、2 つの端面内の各点の値の平均をとり、図 2 のように記録します。
1. カップリングaとbの隙間測定（ダイヤルインジケーター使用）
1 - ホイールカップリング; 2 - 調整可能なボルト。 3 - 橋ゲージ; 4 - マイクロメートル
II. aとbのギャップ記録表
これらのデータを総合的に解析することで、カップリングの傾きや調整が必要な方向を判断することができます。
3. 分析と計算
一般的に、ローターがとり得る状態は次のとおりに制限されます。
カップリングの端面は互いに平行ではありません。 2 つのロータの中心線は同一直線上にありませんが、2 つのカップリングの中心は図に示すように正確に一致しています。調整中、3 番目と 4 番目のベアリングをそれぞれ δ1 と δ2 の値だけ移動して、2 つのローターの中心線が直線を形成し、カップリングの端面が平行になるようにすることができます。 δ1 と δ2 の計算式は、相似な三角形の比例関係に基づいて導出されます。
カップリングは同心ですが平行ではありません。
式では、Δb=b1 - b2; D はカップリングの直径です。 L1 は 3 番目のベアリングまでのカップリングを調整するための距離です。 L2 は 3 番目と 4 番目のベアリング間の距離です。
図に示すように、2 つの結合デバイスの端面は互いに平行ですが、それらの中心は一致していません。
カップリングは平行でも同心でもありません。
調整する場合は、3 番目と 4 番目のベアリングを個別に 1 d ずつ移動できます。そうすれば、2 つのローターは同心で直線になります。
(3) 2 つのカップリングの端面は平行ではなく、中心も一致していません。これは一般的な状況です。
4. 調整時の許容誤差
ガスケットを調整する場合は、測定テーブルフレームを取り外すか緩める必要があります。ガスケットの接地足とガスケットの汚れを徹底的に掃除してください。最後に、アースボルトを締めるときは、追加のウェッジアイアンやジャッキ、その他の支持物を取り外し、ダイヤルインジケーターの読み取り値の変化を監視する必要があります。カップリングの芯出しの許容誤差はカップリングの形状により異なりますので表にてご確認ください。
カップリングの芯出し許容誤差(mm)
カップリングの種類
点間の距離 (a、a2、a3、a4 のいずれかの 2 つの数値の差)
面間距離（I、II、III、IVのいずれか2つの距離の差）
剛性と剛性
0.04
0.03
剛性と半柔軟性
0.05
0.04
柔軟性と柔軟性
0.06
0.05
ギア-のタイプ
0.10
0.05
スプリングタイプ
0.08
0.06
また、ウォーターポンプが温水（60度以上）を送水している場合や、ウォーターポンプを蒸気タービンで駆動している場合など、運転条件が変化する場合には、ポンプやタービンロータが熱により膨張し、中心が上昇する状況もカップリング中心の式計算値と併せて考慮する必要があります。たとえば、モーターとウォーターポンプが同じベースに設置されており、汲み上げられる水温が 60 度の場合、動作中にポンプの中心とモーターのシャフトが正確に揃うように、モーターを約 0.40 - 0.60mm 上げる必要があります。
VI.直進軸動作
シャフトが曲がる場合には、まず、前述の方法に従って、室温でダイヤルインジケータを用いてシャフトの全長を測定し、曲げ曲線を描いて曲がりの位置と程度を決定する（シャフトのどの部分においても、相対位置の振れの最大値と最小値の差がサイズの1/2である）。第二に、シャフトも検査作業を受ける必要があります。
シャフトの検査作業を実施します。
(1) シャフトの最大屈曲点付近に亀裂がないか確認してください。灯油に浸して白粉をつけるなどの方法で亀裂を検査し、亀裂を取り除いてから軸を矯正してください。亀裂を除去する前に、研削、旋削、超音波検査などの方法を使用して亀裂の深さを測定します。軽微な亀裂の場合は、矯正プロセス中の亀裂の拡大を防ぐために修復できます。亀裂の深さがシャフトの強度に影響を与える場合は、交換する必要があります。クラックを除去した後、ローターバランステストを実施し、シャフトのアンバランスを補正します。
(2) シャフト表面の硬さを亀裂箇所とその周囲の正常部に分けて測定し、曲げ部分の金属組織の変化の度合いを把握し、正しいシャフトの矯正方法を決定します。焼入れ処理を行ったシャフトは、矯正前に焼鈍処理を行ってください。
(3) 材質の検査 シャフトの材質が不明な場合は、抜き取り分析を行ってください。鋼の化学組成を知った後でのみ、適切なシャフト矯正方法と熱処理プロセスを決定できます。以上の検査作業が完了すると、適切な軸矯正方法や工具を選定して軸矯正工程を行うことができます。シャフト矯正の方法には、機械的圧縮法、ねじり法、局所加熱法、局所加熱圧縮法、応力緩和法などがあり、以下にそれぞれの方法を紹介します。
撚り法（冷間矯正法）
ツイスト法は、ツイストロッドを使用して、曲げられたシャフトの凹部をツイストおよび振動させる方法です。これにより、凹部（繊維が圧縮されて短くなっている部分）の金属分子間の内部凝集力が低下し、金属繊維が伸びることが可能になります。同時にねじり点のシャフト金属表面が塑性変形します。このようにして繊維は残留伸びを獲得し、シャフトを真っ直ぐにするという目的を達成します。
ねじったりこすったりする基本的な手順は次のとおりです。
シャフトのしなりの測定結果に基づいて、ストレートシャフトの位置を決定し、それに応じてマークを付けます。
(2) 作業に適したツイストロッドを選択してください。ツイストロッドの材質は一般的に45#スチールです。その幅はシャフトの直径によって異なります (通常は 15 ～ 40 mm)。ツイストロッドの作業端はシャフト表面の円弧と一致する必要があり、シャフト表面への損傷を防ぐためにエッジは鋭い角のない丸みを帯びている必要があります (R1=2 ～ 3 mm)。ツイストロッドを上部で回転させた後、ポンプシャフトの損傷を避けるために、適時に修理または交換する必要があります。ツイストロッドの形状を図に示します。
ツイストロッドの形状
ストレートシャフトを使用する場合はシャフトの凹側を上にしてご使用ください。図に示すように、最大曲げ部の下部を硬い木材で支え、鉛板で埋めます。
さらに、直軸法を使用する場合は、シャフトを専用のスタンドに置き、シャフトの両端を下に押して金属分子の振動を加速し、繊維を伸ばすことが最適です。-
(4) ねじれ範囲は円周の 1/3 (つまり . 120 度) です。この範囲はシャフトにあらかじめマークしておく必要があります。ねじり時の軸方向の長さは、シャフトの曲率の大きさ、シャフトの材質、シャフトの表面硬化の程度に応じて決定する必要がある。一般的には50～100mmの範囲で管理されます。ねじりのシーケンスは対称的な位置で交互に行われ、中央のねじり量が多く、両側のねじり量が少なくなります。図に示すように。
(5) ねじりプロセス中に、1 ～ 2 kg のハンドハンマーを使用してねじりロッドを叩くことができます。ツイストロッドの中心線がシャフトのマークされた範囲と一致している必要があります。ハンマリング中に加えられる力は過度ではなく適度である必要があります。
(6) 各ストローク終了後、ダイヤルインジケータで曲率の変化を確認します。一般に、矯正プロセスは最初は速くなりますが、後でシャフトの表面が硬化するにつれて遅くなります。ある屈曲点でのねじりに大きな影響がない場合は、ねじりを停止して原因を究明し、再度適切なねじり位置を決定し、修正が完了するまでねじりを続けます。
(7) シャフトの矯正後は、元の曲がりとは逆方向に 0.02 ～ 0.03 mm 軽く曲げる、つまり微修正する必要があります。
(8) シャフトの曲がりが所定の値に達したら、ねじり動作を停止できます。この時点で、シャフトのすべてのセクションの包括的かつ綿密な測定を実施し、記録を保管する必要があります。
(9) 最後に、ねじりシャフトに - 度の低温焼戻しを施し、シャフトの表面硬化を除去し、矯正後に再び曲がるのを防ぎます。
上記の冷間矯正法は、作業で一般的に使用される直接シャフト アライメント法です。-ただし、一般的には軸径が比較的細く、しなり量が0.2mm程度の軸のみに適用されます。この方法の利点は、矯正精度が高く、制御が容易で、応力集中が少なく、シャフト矯正時に亀裂が発生しないことです。欠点は、矯正後のシャフト素材の一部に残留圧縮応力が存在し、矯正速度が比較的遅いことです。
2. 内部応力緩和法
この方法は、ポンプシャフトの湾曲部全体を内部応力が緩和する温度（シャフトの焼き戻し温度より30～50℃低い温度、通常は600～650℃）まで加熱するもので、シャフト全体を十分に加熱する必要があります。次に、外力を加えてシャフトを元の曲がり方向と逆方向にある程度弾性変形させ、この状態を一定時間維持する。この温度範囲では、金属材料は高温と応力の作用により応力が減少する自発緩和現象が起こり、弾性変形の一部が塑性変形に変換され、シャフトを真っ直ぐにするという目的が達成されます。
矯正の手順は次のとおりです。
（シャフトのしなりを測定し、シャフトのしなり曲線を描きます。）
(2) 最大曲げ部を全周清掃し、亀裂の有無を確認します。
(3) 回転装置と加圧装置を備えた特別に設計されたプラットフォームにシャフトを置きます。シャフトの曲がった部分の凸面を上にして置きます。加熱エリアの側面にマイクロメーターを取り付けます。加熱方法は電磁誘導によるものと抵抗線電気炉によるものがあります。鋼の特性の変化を避けるために、加熱温度は元の鋼の焼き戻し温度より 20 ～ 30 度低くする必要があります。温度測定では、熱電対を用いて加熱部のシャフト表面の温度を直接測定します。シャフトを真っ直ぐにするときは、加熱プロセス中にシャフトを回転させないでください。
(4) 曲げ点の温度が規定の緩和温度に達したら、その温度を 1 時間保持し、その後、元の曲げとは反対方向 (凸面) に圧力を加え始めます。力がかかる点は最大屈曲点にできるだけ近くなければなりませんが、支持点は最大屈曲点からできるだけ遠くにある必要があります。加える外力の大きさは、軸の曲がり具合、加熱温度、鋼材の緩和特性、圧力保持時間、加えた力によって生じる軸の内部応力などを考慮して決定します。
(5) 外力による軸内の内部応力は、通常 0.5 MPa 未満、0.7 MPa 以下としてください。それ以外の場合は、0.5～0.7MPaの応力を基準としてシャフトの最大たわみ量を定め、多段階に外力を加えて最終的にシャフトの曲がり部分を真っ直ぐにする必要があります。
(6) 加圧後は 2 ～ 5 時間程度、温度、圧力を変化させないでください。外力は軸面に対して垂直に加えてください。
(7) 2～5 時間圧力を保持した後、外力を取り除き、1 時間一定温度に保持し、5 分ごとにシャフトを 180 度回転させ、シャフトの上部と下部の温度分布を均一にします。
(8) シャフトのしなりの変化を測定します。要件を満たしていれば、軸矯正後の安定した焼鈍処理が可能です。シャフトが真っ直ぐになりすぎた場合は、真っ直ぐに戻す必要があります。この場合、必要な応力とたわみは、最初の矯正プロセスで必要な値と比較して半分に減らす必要があります。
この方法でシャフトを真っすぐにする場合は、次の点に注意してください。
(1) 力を加えるときは、シャフトの凸面に向かってゆっくりと力を加えてください。シャフトの表面に傷がつかないように、適用箇所にアルミニウムまたは銅のシートを詰める必要があります。
(2) 加圧工程中は、シャフトの左右（側面）にダイヤルインジケータを設置し、横方向の変化を監視する必要があります。
(3) 加熱箇所及びその近傍には、断熱材を石綿層で包み、断熱すること。
(4) 加熱する場合、温度測定には 2 つの熱電対を使用し、同時に通常の温度計を使用して加熱点付近の温度を測定し、熱電対の測定値を確認する必要があります。
(5) ストレートシャフトを使用する場合、初期昇温速度は 100 ～ 120 度/時間としてください。温度が最高温度に達したら、圧力を加えます。加圧終了後は1時間あたり50～100度の速度で冷却します。温度が100度まで下がったら、室温で自然冷却させます。
(6) 回転中はシャフトを冷却してください。この方法によってのみ、冷却を均一にし、収縮を一貫して行うことができ、シャフトの曲げ頂点の位置が変化することはありません。
(7) 矯正加工を 2 回以上行う場合、確実であれば最後の矯正と焼鈍処理を併用することも可能です。内部応力緩和法はどのような軸にも適用可能で効果が高く、安全・安心であり、広く実務で使用されています。内部応力緩和法で加えられる外力の計算については、ここではこれ以上紹介しません。適用する場合は、関連する専門書の計算式を参照してください。
3. 局所加熱方式
この方法では、ポンプ シャフトの凸面に局所的な加熱を急速に加え、材料の弾性限界を超える圧縮応力をシャフトに人為的に生じさせます。シャフトが冷えると、凸面の金属繊維が圧縮されて短くなり、ある程度の曲がりが生じ、シャフトを真っ直ぐにするという目的が達成されます。具体的な操作方法は以下の通りです。
（シャフトのしなりを測定し、シャフトのしなり曲線を描きます。）
(2) 最大曲げ部全周の亀裂を清掃し検査します。きちんと確認して記録しておきましょう。
(3) シャフトの凸面を上にして専用スタンドに置き、加熱部の近くにダイヤルインジケーターを両側に設置し、加熱後の変化を観察します。
(4) 最大曲げ領域を石綿布で包み、最大曲げ点の周囲に長方形の加熱穴を形成するように石綿布を中心に配置します。加熱穴の長さ (円周に沿った) は、その時点でのシャフト直径の約 25% ～ 30% です。穴の幅 (軸に沿った) は曲げの程度に関係し、その時点での直径の約 10% ～ 15% になります。
(5) 加熱穴の軸方向表面を加熱するには、5、6、または 7 の小さいサイズの溶接ノズルを使用します。加熱するときは、溶接ノズルを軸面から約 15 ～ 20 mm 離してください。穴の中心から始めて両側に移動し、トーチを均等かつ定期的に動かします。加熱が 500 ～ 550 度に達したら (軸表面が暗赤色に変わります)、すぐに加熱穴を石綿布で覆い、軸表面が硬化したり亀裂が発生する可能性のある急速な冷却を防ぎます。
(6) ポンプシャフトの小径化を修正する場合、加熱時間は一般に熱曲げ値を観察することで管理できます。熱曲げ値とは、軸の突出部をトーチで加熱したとき、加熱前の軸の直線位置と加熱後（最大曲げ部付近）の軸の直線位置とのノギスの目盛りの差です。一般的な熱曲げ値はシャフトの矯正量の8～17倍、つまりシャフトを加熱して0.08～0.17mm突き出した場合、冷却後は0.01mm矯正できます。具体的な状況は、シャフトの長さ-対-の比率と材質によって異なります。シャフトの初回加熱後の熱曲げ値とシャフトの伸びの関係については、
(7) シャフトが室温まで冷えた後、ダイヤルインジケータを使用してシャフトの曲率を測定し、曲げ曲線を描きます。許容範囲内にない場合は、再調整する必要があります。-シャフトの最大曲げ点が再加熱に反応しない場合は、シャフトを元の加熱点で一定位置だけ軸方向に移動し、2 つの溶接ノズルを使用して順番に加熱および修正する必要があります。
(8) シャフトはわずかに過剰に曲げられている必要があります。つまり、元の曲げとは反対方向に 0.01 ～ 0.03 mm の曲げ値を持つ必要があります。{1}シャフトが焼きなまし処理を受けると、この過剰曲げ値はなくなります。-
局所加熱方式を使用する場合は、次の問題に注意する必要があります。
直進軸の操作は、照明が薄暗く空気循環のない部屋で実行してください。-
(2) 加熱温度は 500 - 550 度を超えてはなりません。軸表面の色を観察する場合は、色眼鏡を着用しないでください。
(3) ストレートシャフトに必要な応力の大きさは、加熱面を増やす方法と、加熱面を増やす方法の 2 つの方法で調整できます。もう 1 つは、加熱されたシャフトの金属層の深さを増やすことです。
(4) 軸に局所的な損傷がある場合、矯正部の表面硬度が局所的に高い場合、またはポンプ軸の材質が合金鋼の場合は、一般に局所加熱による軸矯正は使用しないでください。最後に、まっすぐになったシャフトは高温環境で再び曲がるのを防ぐために熱処理を受ける必要があります。-ただし、常温で動作するシャフトの場合は熱処理は必要ありません。
4. 機械加圧法
図のようにシャフトの曲げ部の凸部をスパイラルプレスで下に押すことにより、その部分の金属繊維を圧縮してシャフトを真っ直ぐにする方法です。
機械加圧によるシャフト矯正方法
5. 局所加熱加圧方式
この方法は、熱機械的位置合わせ方法としても知られています。加熱部位、加熱温度、加熱時間、冷却方法は局所加熱方式と同様です。違いは、加熱前に加圧ツールを使用して曲げ点付近に力を加え、シャフトを元の曲げ方向とは逆方向に弾性変形させることです。シャフトを加熱した後、加熱領域の金属は自由に膨張できなくなり、早期に降伏限界に達し、塑性変形が発生します。
この直軸方式は、局所加熱方式よりもはるかに高速です。-各加熱サイクルにより、より良い結果が得られます。 1回目の加熱加圧処理後の曲げ加工が規格を満たさない場合は、2回目の加熱を行うことができます。 ２回目の加熱の加熱時間は、最初の加熱の効果を考慮して決定する必要がありますが、同一部位の最大加熱回数は３回を超えないように注意してください。このセクションで説明する 5 つの軸を真っ直ぐにする方法のうち、機械的圧力法とねじり法は、直径が小さく曲がりが小さい軸にのみ適用できます。局所加熱方式および局所加熱加圧方式は、軸径が大きく曲がりが大きい軸に適しています。この 2 つの方法は矯正効果がより優れていますが、矯正後の残留応力が存在し、軸矯正部で表面焼入れが発生しやすく、使用中に再曲がりが発生しやすくなります。したがって、合金鋼や HB180 ～ 190 を超える硬度の軸の修正には適していません。応力緩和法はあらゆるタイプの軸に適しており、安全で信頼性が高く、効果的です。ただし、動作時間は若干長くなります。
