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B 8002-5:2017

(1)

目  次

ページ

序文  

1

1  適用範囲  

1

2  引用規格  

1

3  用語及び定義  

2

4  ねじり振動の計算  

3

4.1  一般  

3

4.2  計算方法  

3

4.3  計算データ  

4

4.4  計算結果  

4

4.5  計算報告  

4

5  ねじり振動の測定  

8

5.1  一般  

8

5.2  測定方法  

8

5.3  測定パラメータ  

8

5.4  測定試験報告  

9

6  一般要求事項  

9

6.0  一般  

9

6.1  セット供給者  

9

6.2  保証  

9

6.3  セット供給者の責務  

9

附属書 JA(参考)JIS と対応国際規格との対比表  

10


B 8002-5:2017

(2)

まえがき

この規格は,工業標準化法第 14 条によって準用する第 12 条第 1 項の規定に基づき,日本内燃機関連合

会(JICEF)及び一般財団法人日本規格協会(JSA)から,工業標準原案を具して日本工業規格を改正すべ

きとの申出があり,日本工業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が改正した日本工業規格である。

これによって,JIS B 8002-5:1998 は改正され,この規格に置き換えられた。

この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。

この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は実用新案権に抵触する可能性があることに注意

を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許権,出願公開後の特許出願及び実

用新案権に関わる確認について,責任はもたない。

JIS B 8002(往復動内燃機関-性能)の規格群には,次に示す部編成がある。

JIS

B

8002-1  第 1 部:出力・燃料消費量・潤滑油消費量の表示及び試験方法-一般機関に対する追加

要求事項

JIS

B

8002-3  第 3 部:測定

JIS

B

8002-4  第 4 部:調速

JIS

B

8002-5  第 5 部:ねじり振動

JIS

B

8002-6  第 6 部:過回転速度防止


日本工業規格

JIS

 B

8002-5

:2017

往復動内燃機関-性能-第 5 部:ねじり振動

Reciprocating internal combustion engines-Performance-

Part 5: Torsional vibrations

序文 

この規格は,2001 年に第 2 版として発行された ISO 3046-5 を基とし,技術的内容を変更して作成した

日本工業規格である。

なお,この規格で側線又は点線の下線を施してある箇所は,対応国際規格を変更している事項である。

変更の一覧表にその説明を付けて,附属書 JA に示す。

適用範囲 

この規格は,往復動内燃機関(以下,機関という。)によって駆動するセットの軸系のねじり振動の一般

要求事項及び定義について規定する。

必要があれば,個々のセットについて,その装置特有の要求事項を追加してもよい。

この規格は,航空機用及び次の装置を除く,陸用,鉄道用及び船用の装置に使用する,機関で駆動する

セットに適用する。ただし,次の装置に適用する適切な規格がない場合には,この規格を適用してもよい。

-  道路工事機械及び土工機械

-  農耕用トラクタ

-  工業用トラクタ

-  乗用車及びトラック

注記  この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を,次に示す。

ISO 3046-5:2001 , Reciprocating internal combustion engines - Performance - Part 5: Torsional

vibrations(MOD)

なお,対応の程度を表す記号“MOD”は,ISO/IEC Guide 21-1 に基づき,“修正している”

ことを示す。

引用規格 

次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。これらの

引用規格は,記載の年の版を適用し,その後の改正版(追補を含む。)は適用しない。

JIS B 0108-1:1999  往復動内燃機関-用語-第 1 部:機関設計及び運転用語

注記  対応国際規格:ISO/DIS 2710-1:1994,Reciprocating internal combustion engines-Vocabulary-

Part 1: Terms for engine design and operation(MOD)

JIS B 0108-2:1999  往復動内燃機関-用語-第 2 部:機関保全用語

注記  対応国際規格:ISO/DIS 2710-2:1996,Reciprocating internal combustion engines-Vocabulary-


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B 8002-5:2017

Part 2: Terms for engine maintenance(MOD)

JIS B 0153:2001  機械振動・衝撃用語

注記  対応国際規格:ISO 2041:1990,Vibration and shock –Vocabulary(MOD)

用語及び定義 

この規格で用いる主な用語及び定義は,JIS B 0153JIS B 0108-1 及び JIS B 0108-2 によるほか,次によ

る。

3.1 

セット(set) 

機関(複数の機関を含む。

)及び被駆動機を含む機械の組合せ結合体。

3.2 

軸系(shaft system)

セットの中でねじり振動の計算対象となる被駆動機への動力伝達に関係する全ての部品(図 参照)。

3.3 

ねじり振動(torsional vibrations)

回転軸系の軸断面円周方向変位(ねじり)の振動。

3.4 

ねじり振動振幅(torsional vibration amplitude)

軸心と直角な断面の基準位置からの最大(振動)角変位。

3.5 

固有振動数(natural frequency)

系の慣性力及び弾性力だけによって生じる自由振動の振動数(JIS B 0153 の 2.80 参照)。

3.6 

(ねじり振動の)相対振幅(eigen vector)

固有振動数で振動する軸系のある断面位置での振幅を 1 としたときの,各断面位置での相対振幅。

3.7 

相対振幅曲線(elastic line)

軸方向の各断面位置での相対振幅を表した曲線(図 参照)。

3.8 

(ねじり振動の)節(vibratory node)

相対振幅曲線上で,相対振幅が 0 である断面位置。

3.9 

(ねじり振動の)固有振動モード(natural mode of torsional vibration)

系が一つの固有振動数で自由振動するときに現れる振幅の空間的分布(JIS B 0153 の 2.49 参照)。

3.10 

励振トルク(excitation torque)

軸系にねじり振動を誘起する機関又は被駆動機からの周期的なトルク。

3.11 

調波(harmonic)

基本振動数の整倍数の振動数をもつ正弦量(JIS B 0153 の 2.26 参照)。


3

B 8002-5:2017

注記  理論的には,各々の調波は回転軸系のある回転速度で共振を誘起する。調波のフーリエ級数は

昇順に表し,1 次の調波は,振幅が 0 であっても,1 次の級数に対応し,他の次数の調波も同様

である(図 参照)。フーリエ級数の定数項は,軸に働くトルクの平均値を表す。

3.12 

振動次数(vibration order)

各調波に対応する 1 回転当たりの振動数。

注記  振動次数は,2 ストローク機関では回転速度の調波に対応する。4 ストローク機関では回転速度

の調波の振動数の 1/2 である。例えば,2 次の共振は,4 次の調波によって励起される。

3.13 

共振速度(resonance speed)

軸系の自然振動数が,励振トルクの調波の一つの周波数と一致したために,軸系が共振している回転速

度(JIS B 0153 の 2.73 参照)。

3.14 

合成ねじり振動応力(synthesized torsional stress)

ある軸断面において,各調波によって発生するねじり応力を,その大きさ及び位相を考慮して合成した

ねじり振動応力(図 参照)。

注記  合成ねじり応力を求める際には,軸系の伝達トルクは考慮しない。

3.15 

合成ねじり応力(additional torsional stress)

ある軸断面において,平均伝達トルクによるねじり応力と合成ねじり振動応力とを重ね合わせた応力(図

参照)

3.16 

禁止回転速度範囲(barred speed range)

ねじり振動による応力が,連続運転のための許容値を超える範囲。

ねじり振動の計算 

4.1 

一般 

軸系の動的な特性値が分かれば,次の計算ができる。

a)

自然振動数及び振動モード

b)  励振トルクに対する軸系の応答

ねじり振動の計算については,図 1~図 を参照する。

契約に基づいて事前に協定している場合は,セット供給者は,省略化を含め,関係者が協定した通常の

方法によるねじり振動の計算に責任をもたなければならない。

4.2 

計算方法 

4.2.1 

自由振動 

自由振動の計算とは,軸系の非減衰振動を表す線形方程式の固有値(自由振動数)及び固有ベクトル(相

対振幅)を求める計算である。

4.2.2 

強制振動 

強制振動の計算とは,エンジンからの励起トルク,又は無視できない場合は,軸系の他の機器から発生

するトルクを含めた励振トルクに対する応答を表す微分方程式の解を求める計算である。


4

B 8002-5:2017

4.3 

計算データ 

軸系のねじり振動の計算に必要なデータは,極慣性モーメント,各部分のねじり剛性,励振トルク,セ

ットの運転速度範囲,運転パラメータ,及び必要な場合,ねじり振動に対する減衰のデータである(5.4

参照)。

機関及び被駆動機の製造業者は,セット供給者がねじり振動の計算を実施できるように,納入する機器

(例えば,プロペラ)について,ねじり振動の計算に必要な全てのデータを提供しなければならない。

4.4 

計算結果 

4.2.1 及び 4.2.2 に規定した方法を用いて計算し,次の結果を得ることができる。必要があれば,これら

の結果は,歯車の振動についても使用できる。

a)  自由振動の振動数,相対振幅及び共振速度

b)  軸系のねじり振動応力

c)

弾性継手に働く振動トルク及びこのトルクが影響する他の要素

d)  軸系各部の振動振幅

e)

継手及びその他の減衰要素に発生する熱エネルギー

4.5 

計算報告 

契約で,実行したねじり振動計算の報告書を作成することが要求されている場合は,セット供給者が提

出しなければならない。報告書は,機関の主要目,軸系の構成,及び必要のある範囲で,4.4 に示す計算結

果を記載しなければならない。セット供給者が,計算をほかに委託した場合は,それを報告書で明確にす

る。


5

B 8002-5:2017

A  ダンパ

3  シリンダ 6

9  フライホイール

B  機関

4  シリンダ 5 10  ファン

C  フライホイール

5  シリンダ 4 11  ロータ

D  発電機

6  シリンダ 3 12  エキサイタ

1

ダンパ

7  シリンダ 2

2

ケーシング

8  シリンダ 1

図 1気筒ディーゼル機関及び発電機並びに等価の振動計算モデルの例 


6

B 8002-5:2017

1  ダンパ

8

シリンダ 1

2  ケーシング

9

フライホイール

3  シリンダ 6 10

ファン

4  シリンダ 5 11

ロータ

5  シリンダ 4 12

エキサイタ

6  シリンダ 3 a

7  シリンダ 2 b

相対振幅曲線

図 2-ねじり振動の相対振幅曲線図の例 


7

B 8002-5:2017

a  平均トルク

e  調波 3(1.5 次)

i  調波 7(3.5 次)

b  調波の総和

f  調波 4(2 次)

j  調波 8(4 次)

c  調波 1(0.5 次)

g  調波 5(2.5 次)

d  調波 2(1 次)

h  調波 6(3 次)

図 3ストローク機関の調和振動解析及びトルク線図 


8

B 8002-5:2017

a  合成ねじり振動応力(3.14

c  6 次の調波による振動応力

b  3.5 次の調波による振動応力

d  5.5 次の調波による振動応力

図 4-ねじり振動応力の例 

ねじり振動の測定 

5.1 

一般 

契約で協定している場合には,セット供給者は,ねじり振動の計算結果を実証するために,軸系のねじ

り振動測定を実施しなければならない。軸系のねじり振動振幅の測定位置は,契約で規定する。

5.2 

測定方法 

次の機器をねじり振動測定器として使用してもよい。また,購入者とセット供給者との協定によって,

その他の測定方法を使用してもよい。

a)

渦電流式変位センサ(非接触式)

b)  ひずみ(歪)ゲージ

c)

光学式デコーダ

5.3 

測定パラメータ 

測定方法によって,次のパラメータを測定し,試験報告書に記載しなければならない。購入者とセット

供給者との協定によって,その他のパラメータを測定してもよい。

a)

軸系の回転速度

b)  機関出力

c)

ねじり振動振幅

d)  ひずみ(歪)

e)

試験場所の大気温度


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B 8002-5:2017

f)

固有振動数及び危険速度範囲

ねじり振動に影響する可能性のある他のパラメータ

g)

(多気筒機関の)点火順序

5.4 

測定試験報告 

契約によって要求されている場合は,ねじり振動測定の試験報告書は,セット供給者が提出しなければ

ならない。機関の主要目,軸系の構成,及び(必要な範囲で)5.3 に規定する測定パラメータ及び試験場所

を記載しなければならない。その他,測定機器の形式,精度及び校正方法並びに軸系の変位を測定した位

置を記載する。セット供給者が,ねじり振動の測定を他者に委託した場合には,それを明確に記載する。

測定条件が契約の規定と異なる場合には,測定試験の前に,条件の違いによる影響及びそれに対する測

定値の修正について協定しなければならない。

ねじり振動の振幅の測定値が,計算値と大きく異なる場合には,測定値を使用して,計算結果の見直し

を実施しなければならない。

一般要求事項 

6.0 

一般 

禁止回転速度範囲(3.16)での連続運転はしてはならない。ただし,過渡的に通過する場合は,軸系の

破損などの危険を伴わない限り許容する。

6.1 

セット供給者 

セット供給者は,機関の製造業者,被駆動機の製造業者又は第 3 の契約者のいずれでもよい。機関と被

駆動機とを別々の製造業者から購入した場合には,購入者自身がセット供給者とみなされる。

6.2 

保証 

6.1 の購入者自身がセット供給者とみなされる場合を除き,セット供給者は,購入者の要求に応じて,セ

ットの据付け及び保全について,供給者の取扱説明書が遵守されることを条件として,ねじり振動に関し

て支障のない,セットの正常な運転を保証することができる。

6.3 

セット供給者の責務 

6.3.1

軸系全体のねじり振動計算の要求がある場合は,外部委託する場合においても,セット供給者が計

算の業務に責任をもたなければならない。

6.3.2

軸系全体のねじり振動値の見直しの必要性がある場合は,外部委託がある場合においても,セット

供給者が測定の作業について責任をもたなければならない。特に,セット供給者は,購入者又は購入者の

代理である検査機関と協定の上,使用する測定方法を選定する。

6.3.3

振動による軸系の損傷の可能性のある運転範囲があるときには,セット供給者は,他の関係者と協

定して,この危険な振動の発生する運転速度範囲を取り除くための必要な対策を取らなければならない。

6.3.4

軸系の改良による是正措置が必要な場合は,セット供給者は,部品製造業者その他関係者と協定し

て,是正措置を実施しなければならない。


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B 8002-5:2017

附属書 JA

(参考)

JIS と対応国際規格との対比表

JIS B 8002-5:2017  往復動内燃機関-性能-第 5 部:ねじり振動

ISO 3046-5:2001,Reciprocating internal combustion engines-Performance-Part 5:

Torsional vibrations

(I)JIS の規定

(II)国際
規格番号

(III)国際規格の規定

(IV)JIS と国際規格との技術的差異の箇条ごと
の評価及びその内容

(V)JIS と国際規格との技術的差
異の理由及び今後の対策

箇条番号 
及び題名

内容

箇条
番号

内容

箇条ごと
の評価

技術的差異の内容

1  適用範囲

道路工事機械及び土
工機械,農耕用トラ
クタ,工業用トラク
タ,並びに乗用車及
びトラックを除く,
航 空 機 用 以 外 の 陸
用,鉄道用及び船用
の発電装置。

 1

道路工事機械及び土工
機械,農耕用トラクタ,
工業用トラクタ,並びに
乗用車及びトラックを
除く,航空機用以外の陸
用,鉄道用及び船用の発
電装置。

追加

対応国際規格では,この規格を適用
しない装置を規定しているが,JIS
では,除外の装置でも,適切な適用
規格がない場合は,この規格を適用
してもよい旨の規定を追加した。

旧規格が内燃機関の共通規格とし
ていたことを考慮して追加した。 
日本特有の事情であるので,特に
対策はとらない。

3  用語及び
定義

用語に関する引用規
格並びにねじり振動
に関する用語及び定

 3

用語に関する引用規格
並びにねじり振動に関
する用語及び定義

追加

JIS では,引用規格として JIS B 

0153 を追加した。

対応国際規格で,JIS B 0153 の対
応国際規格 ISO 2041 の記載が抜
けているため。次回の対応国際規
格見直し時に修正提案する。

3.6  ( ね じ
り振動の)
相対振幅

(ねじり振動の)相
対振幅の定義

 3.6

(ねじり振動の)相対振
幅の用語及び定義

変更

対応国際規格では,用語が natural

vector としているが,あまり使用さ
れていない用語なので,JIS では,

eigen vector に変更した。

次回の対応国際規格見直し時に提
案する。

3.16  禁 止
回転速度範

禁止回転速度範囲の
定義

 3.16

禁止回転速度範囲の用
語,定義及び注記

変更

対応国際規格の NOTE を注記で翻
訳したが,内容が規定のため本体の
箇条 6 へ移した。

次回の対応国際規格見直し時に提
案する。

4.1  一般

ねじり振動の計算方
法,計算結果及び計
算報告についての注
意事項

 4.1

ねじり振動の計算方法,
計算結果及び計算報告
についての注意事項

追加

図 1~図 4 参照の記載を追加した。 規定の明確化のため。

次回の対応国際規格見直し時に提
案する。

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B 80

02
-5


201

7


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B 8002-5:2017

(I)JIS の規定

(II)国際
規格番号

(III)国際規格の規定

(IV)JIS と国際規格との技術的差異の箇条ごと
の評価及びその内容

(V)JIS と国際規格との技術的差
異の理由及び今後の対策

箇条番号 
及び題名

内容

箇条
番号

内容

箇条ごと
の評価

技術的差異の内容

図 1 6 気筒ディーゼル機

関駆動発電装置のね
じり振動計算モデル
の例を示す図。

図 1

6 気筒ディーゼル機関
駆動発電装置のねじり
振動計算モデルの例を
示す図。

変更

JIS では,図中の部品番号を図 2 と
対応するように変更した。 
また,発電装置の構成機器の区別を
明確にするため図を一部修正した。

対応国際規格のままでは,計算結
果の例を示す図 2 と対応しないた
め。 
次回の対応国際規格見直し時に修
正提案する。

JIS と国際規格との対応の程度の全体評価:ISO 3046-5:2001,MOD

注記 1  箇条ごとの評価欄の用語の意味は,次による。

-  追加  国際規格にない規定項目又は規定内容を追加している。 
-  変更  国際規格の規定内容を変更している。

注記 2  JIS と国際規格との対応の程度の全体評価欄の記号の意味は,次による。

- MOD

国際規格を修正している。

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