←センサー例(画像はNIのサイトから拝借)
一番簡単そうなのはオシロスコープに接続出来る加速度センサーを使ってログ取り辺りじゃないかなんだが、結構する(タマゲる)。精々1~2回やるかどうか。バイク店じゃないしで。
知りたいのは現状のスタテックバランス74％程度みたいなんで、実運転状態での上下と前後の振動の比率、余剰バランスの傾向。2000~5000rpm辺り。メーカーの設計で、上下と前後振動が平均して一定の振動範囲に収まってる筈なんだが、分解してクランクシャフトを加工して改善する可能性はあるのかどうか。TLR250Rは33年前の旧車、最近の車両みたくバランサーシャフトとかは付いていないんで、単純にスタティックバランスを取ってウェブの余剰重量を増ややしたりして上下振動を抑えると、縦型エンジンなので前後方向の振動が激化する筈。前後方向の振動は運転に影響は少ないと考えられるけど、バランスファクターを80~90％以上とかにする事での車体への実影響も推定出来れば。
スマホに内蔵されている加速度センサーの応答速度(周波数上限)と振動耐性が問題なんだが、応答に関しては2000rpmで33Hz、1/8相2倍サンプリングとしてでも528Hz程度、5000rpm1/8相でもサンプリング1.3KHzなんでスマホでもイケるかも。振動と熱で壊れたら困るが。
関連
https://rkphs.blogspot.com/2015/04/tlr250r.html
↓参考
http://www.ni.com/ja-jp/innovations/white-papers/06/measuring-vibration-with-accelerometers.html
WWW.NI.COM
Chapter 1.
普段使ってる本番用スマホをエンジンに括りつけるのは流石に抵抗がある。ので、普段ほぼ使って無い、予備用状態のiPhone4と、Xperia Z ultra に入ってる振動解析アプリで色々やってみる事に。エンジン始動して温度が上昇するまでが勝負かな。
とりあえずシリンダー左側面、クランクシャフト直上で、3軸を車体前後上下方向に合せてスマホを押し付けってあたりから。
↑結局、アプリ都合、今使ってるアンドロイド携帯で一発目。
一応塩ビカバー付けたまま..
アプリは「vibration analysis pro」(android 7.1)。ステンレス鋼で出来ているiPhone4が一番適していると思うんだが、もう旧型機でアプリ無し。
とりあえずシリンダー左側面、クランクシャフト直上で、3軸を車体前後上下方向に合せてスマホを押し付けってあたりから。
↑結局、アプリ都合、今使ってるアンドロイド携帯で一発目。
一応塩ビカバー付けたまま..
アプリは「vibration analysis pro」(android 7.1)。ステンレス鋼で出来ているiPhone4が一番適していると思うんだが、もう旧型機でアプリ無し。
Chapter 2.
3000rpm。(無負荷)
X軸:上下(ピストンストローク方向)
Y軸:前後(クランクウェブ)
Z軸:左右
このアプリだと細かい所まで分からないが、上下(現在は余剰推定約85g)に対して、前後(バランスウェブ推定244g)方向が、車体搭載状態(全体重量約90Kg)でザックリ2倍の振動加速度。なので、ピストン側はウェブ重量に対して振動に約1.43倍効いている感じ。何故そうなってしまうのか良くわかって無いんだが、ザックリ、ピストン側重量を減らす方が振動低減に効きそうな感触。縦型エンジンだし。
ザックリ推定、前後振動は1.1~1.2倍程度まで許容するとしても上下振動量は半分以下にしたい所。ウェブ重量を等価24g増加、ピストン側15g削減あたりなら可能だろうか。あと6000rpmでの上下振動を3000rpmの時と同程度にするにはザックリ往復不均衡を1/4、現在の85g⇒21g辺りかな。
ピストン側15g削減前提で、前後振動1.15倍以下程度だとウェブ重量等価+36g、上下加振は4割に、前後1.2倍程度ならウェブ重量を等価48g増加(等価85g⇒22g)、上下加振量は約1/4あたり。前後1.3倍程度までなら、ウェブ重量+70g程度、でならほぼ上下はバランス。この場合で振動に消費されるエネルギーは前後1.5倍迄は現在と同じ程度だと思うんで総量は13％程度は減るか。...ただ前後振動といえども下手に増やしたりするとステップやフレームにクラックが入るかもだし程々。
回転数が2倍、3000rpm⇒6000rpmになった場合の影響は、マスx1.3倍増の場合で前後振動は相対x1.7倍(推定の実総量は3000rpm時の、x6.8倍、振幅x2.6倍)もの増加、マスx1.2倍で、相対x1.44倍(実x5.76倍)。マスx1.1倍で、相対x1.21倍(実x4.84倍)。なので精々1.2倍(~1.24倍(~実x4.96倍、振幅~2.2倍))以下が限度じゃないかと。それと現実にクランクを正確に削れる技能があるのかどうかも。
前後振動1.2倍以下とキメウチならウェブ重量、等価244g⇒293g(+49g)(ピストン側15g以上削減(255.6g⇒240.6g)前提)(実効往復(上下)バランス89~91％程度)を目標にすると、加工時にセットする小端部追加重量は、片方ウェブづつ切削するとして1枚目の時は194.5g、最終219g程度。半径の一回り大きいウェブの外周部を削る訳なんで実際の研削量は、合計18~32g程度、@9~16g、仮にφ8ドリリングだと合計d5~8.4cm程度、φ10ドリリングだと合計d4~6.7cm程度じゃないかと。
X軸:上下(ピストンストローク方向)
Y軸:前後(クランクウェブ)
Z軸:左右
このアプリだと細かい所まで分からないが、上下(現在は余剰推定約85g)に対して、前後(バランスウェブ推定244g)方向が、車体搭載状態(全体重量約90Kg)でザックリ2倍の振動加速度。なので、ピストン側はウェブ重量に対して振動に約1.43倍効いている感じ。何故そうなってしまうのか良くわかって無いんだが、ザックリ、ピストン側重量を減らす方が振動低減に効きそうな感触。縦型エンジンだし。
ザックリ推定、前後振動は1.1~1.2倍程度まで許容するとしても上下振動量は半分以下にしたい所。ウェブ重量を等価24g増加、ピストン側15g削減あたりなら可能だろうか。あと6000rpmでの上下振動を3000rpmの時と同程度にするにはザックリ往復不均衡を1/4、現在の85g⇒21g辺りかな。
ピストン側15g削減前提で、前後振動1.15倍以下程度だとウェブ重量等価+36g、上下加振は4割に、前後1.2倍程度ならウェブ重量を等価48g増加(等価85g⇒22g)、上下加振量は約1/4あたり。前後1.3倍程度までなら、ウェブ重量+70g程度、でならほぼ上下はバランス。この場合で振動に消費されるエネルギーは前後1.5倍迄は現在と同じ程度だと思うんで総量は13％程度は減るか。...ただ前後振動といえども下手に増やしたりするとステップやフレームにクラックが入るかもだし程々。
回転数が2倍、3000rpm⇒6000rpmになった場合の影響は、マスx1.3倍増の場合で前後振動は相対x1.7倍(推定の実総量は3000rpm時の、x6.8倍、振幅x2.6倍)もの増加、マスx1.2倍で、相対x1.44倍(実x5.76倍)。マスx1.1倍で、相対x1.21倍(実x4.84倍)。なので精々1.2倍(~1.24倍(~実x4.96倍、振幅~2.2倍))以下が限度じゃないかと。それと現実にクランクを正確に削れる技能があるのかどうかも。
前後振動1.2倍以下とキメウチならウェブ重量、等価244g⇒293g(+49g)(ピストン側15g以上削減(255.6g⇒240.6g)前提)(実効往復(上下)バランス89~91％程度)を目標にすると、加工時にセットする小端部追加重量は、片方ウェブづつ切削するとして1枚目の時は194.5g、最終219g程度。半径の一回り大きいウェブの外周部を削る訳なんで実際の研削量は、合計18~32g程度、@9~16g、仮にφ8ドリリングだと合計d5~8.4cm程度、φ10ドリリングだと合計d4~6.7cm程度じゃないかと。
Chapter 3.
2000rpm(無負荷)
X軸:上下(ピストンストローク方向)
Y軸:前後(クランクウェブ)
Z軸:左右
アプリで振動目安付けて、クランク加工、加工後に同じアプリで測定して妥当かどうかチェックするとか。
このアプリだと流し込みログ取りとか出来ないのでスクリーンショットだけ、あと25Hz程度迄しかわからない。表示されてる周波数がデタラメ、波形にハーモニクスが生じている様に見えるのは実際そうなのか、あるいはサンプリング周波数が足りないのか。一応FFTが出来るので、バランサーシャフトが付いているエンジンでも解析出来そうではあるが、帯域幅がそもそもイマイチ。
位相差が解る分解能(帯域幅2~4KHz)
交流信号分だけ取り出せ、重力加速度をキャンセル出来る
連続ログファイル取り
FFT
この4点が出来る奴を探すのが次のステップのポイントかな。あと
ピーク、平均が出せる
質量を代入して計算が出来る
位相角が1°ステップでわかる
TDC絶対角度が設定可能、ピックアップ信号入力端子付き
マーカーポイントバルス出力、ストロボ端子付き
応答速度が10~100KHzならタービンも整備可能
...とかがが出来るとベストかと。スマホベースじゃ無理かな。
リオンやら島津とかの本格的な振動計を気軽に使える訳じゃなし...
X軸:上下(ピストンストローク方向)
Y軸:前後(クランクウェブ)
Z軸:左右
アプリで振動目安付けて、クランク加工、加工後に同じアプリで測定して妥当かどうかチェックするとか。
このアプリだと流し込みログ取りとか出来ないのでスクリーンショットだけ、あと25Hz程度迄しかわからない。表示されてる周波数がデタラメ、波形にハーモニクスが生じている様に見えるのは実際そうなのか、あるいはサンプリング周波数が足りないのか。一応FFTが出来るので、バランサーシャフトが付いているエンジンでも解析出来そうではあるが、帯域幅がそもそもイマイチ。
位相差が解る分解能(帯域幅2~4KHz)
交流信号分だけ取り出せ、重力加速度をキャンセル出来る
連続ログファイル取り
FFT
この4点が出来る奴を探すのが次のステップのポイントかな。あと
ピーク、平均が出せる
質量を代入して計算が出来る
位相角が1°ステップでわかる
TDC絶対角度が設定可能、ピックアップ信号入力端子付き
マーカーポイントバルス出力、ストロボ端子付き
応答速度が10~100KHzならタービンも整備可能
...とかがが出来るとベストかと。スマホベースじゃ無理かな。
リオンやら島津とかの本格的な振動計を気軽に使える訳じゃなし...
Chapter 4.
色々探し捲った結果、有償アプリなものの、ログ取り出来る奴を発見、とりあえずDL。
←「myFrequency」
手持ちのスマホ、ASUS ZenFone 4 Max の場合で、スケールは最大240Hz迄、サンプリング周期は500Hz程度みたい。この辺はCPUスピードも絡んで来ると思うけど。ログファイルは.csvではなく.txtみたい。これ弄ってダメならまた探しますか...実際にまだエンジンバラバラにして店広げて弄るまでの決心はまだ付いて無いんだが。
この上のグレード、加速度センサー買ったりとかは、旋盤でもウリウリやる身分にでもなったら考えますか...
motor balancing、maintenancing vibration とかで 検索し捲ると、DMMみたいなスタイルで手持ち、複数ピックアップにＬＥＤストロボ付き、モーメント計算機能付き...とか上見たらキリが無いぐらい色々な奴が今は出てるみたい(やっぱり高いと思うがな)。数年前だと数社も無かったような、島津のプロショップ用とかやら70万円~350万円やら、Agilent のFFTスコープみたいな「過剰で超高価な奴」しか見当たらなかったんだが。
---
更に検索した結果、4年前？だかにiPhoneで、電気モーターやってる人の記事発見。この場合は単気筒エンジンとは違う、実運転状態で粘土付けたりは無理だけど、読み込んで参考にさせて頂きます...
https://www.instructables.com/id/Dynamic-Motor-Balancing-with-Sugru-and-an-iPhone/
←「myFrequency」
手持ちのスマホ、ASUS ZenFone 4 Max の場合で、スケールは最大240Hz迄、サンプリング周期は500Hz程度みたい。この辺はCPUスピードも絡んで来ると思うけど。ログファイルは.csvではなく.txtみたい。これ弄ってダメならまた探しますか...実際にまだエンジンバラバラにして店広げて弄るまでの決心はまだ付いて無いんだが。
この上のグレード、加速度センサー買ったりとかは、旋盤でもウリウリやる身分にでもなったら考えますか...
motor balancing、maintenancing vibration とかで 検索し捲ると、DMMみたいなスタイルで手持ち、複数ピックアップにＬＥＤストロボ付き、モーメント計算機能付き...とか上見たらキリが無いぐらい色々な奴が今は出てるみたい(やっぱり高いと思うがな)。数年前だと数社も無かったような、島津のプロショップ用とかやら70万円~350万円やら、Agilent のFFTスコープみたいな「過剰で超高価な奴」しか見当たらなかったんだが。
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更に検索した結果、4年前？だかにiPhoneで、電気モーターやってる人の記事発見。この場合は単気筒エンジンとは違う、実運転状態で粘土付けたりは無理だけど、読み込んで参考にさせて頂きます...
https://www.instructables.com/id/Dynamic-Motor-Balancing-with-Sugru-and-an-iPhone/
WWW.INSTRUCTABLES.COM
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