रोटर-बेयरिंग सिस्टम के समझल
A रोटर-बेयरिंग सिस्टम एगो पूरा, एकीकृत यांत्रिक असेंबली ह जवन एगो घूमे वाला रोटर (एगो शाफ्ट आ ओकरा से जुड़ल घटक) से बनल होला, ओह बेयरिंग सभ से जे ओकर गति के सीमित करेला आ भार के वहन करेला, आ ओह स्थिर संरचना से — हाउसिंग, पेडेस्टल, फ्रेम, आ फाउंडेशन — जे बेयरिंग सभ के जमीन से जोड़ेला। एह में रोटर डायनामिक्स ई पूरा चेन के एगो इकाई के रूप में विश्लेषण कइल जाला, काहेकि हर हिस्सा के डायनेमिक व्यवहार बाकी सभ के व्यवहार के आकार देला।
रोटर के अलग से अध्ययन करे के बजाय, सही रोटर-डायनेमिक विश्लेषण सिस्टम के एगो युग्मित यांत्रिक नेटवर्क के रूप में मानेला। रोटर के गुण (द्रव्यमान, स्टिफनेस, डैम्पिंग), बेयरिंग के विशेषता (स्टिफनेस, डैम्पिंग, क्लियरेंस), आ सपोर्ट-संरचना के गुण (लचीलापन, डैम्पिंग) सभ मिलके मशीन के क्रिटिकल स्पीड, एकर वाइब्रेशन रिस्पांस, आ ओकर स्थिरता। कवनो एक तत्व के बदलीं आ बाकी सभ प्रतिक्रिया देला।
1. सिस्टम के घटक
रोटर असेंबली
सिस्टम के घूमे वाला हिस्सा, जवना में शामिल बा:
- शाफ्ट: मुख्य घूमे वाला तत्व, जे अधिकतर बेंडिंग स्टिफनेस देला।
- डिस्क आ पहिया: इम्पेलर, टर्बाइन व्हील, कपलिंग, आ पुली जे द्रव्यमान आ जड़त्व जोड़ेला।
- वितरित द्रव्यमान: ड्रम-टाइप रोटर, या खुद शाफ्ट के द्रव्यमान।
- कपलिंग: ड्राइवर या ड्राइवन उपकरण से जोड़े वाला कड़ी।
रोटर के डायनेमिक चरित्र ओकर अक्ष के अनुदिश द्रव्यमान वितरण, ओकर शाफ्ट बेंडिंग स्टिफनेस (व्यास, लंबाई, आ सामग्री के फंक्शन), ओकर ध्रुवीय आ व्यासीय जड़त्व आघूर्ण (जे जाइरोस्कोपिक प्रभाव), आ ओकर आंतरिक डैम्पिंग के तय करेला, जे आमतौर पर कम होला। शाफ्ट के व्यवहार एगो कठोर रोटर या एगो लचीला रोटर (flexible rotor) ओकर संचालन रेंज में सीधे एह गुण सभ से तय होला।
बेयरिंग
रोटर के सहारा देवे वाला आ घूर्णन के अनुमति देवे वाला इंटरफेस तत्व तीन गो व्यापक परिवार में आवेला:
- रोलिंग-एलिमेंट बेयरिंग: बॉल आ रोलर बेयरिंग।
- फ्लुइड-फिल्म बेयरिंग: जर्नल बेयरिंग, टिल्टिंग-पैड बेयरिंग, आ थ्रस्ट बेयरिंग.
- मैग्नेटिक बेयरिंग: सक्रिय इलेक्ट्रोमैग्नेटिक सस्पेंशन।
डायनेमिक रूप से जवन बात मायने राखेला ऊ ह हर बेयरिंग के स्टिफनेस (भार के तहत विक्षेपण के प्रतिरोध, N/m या lbf/in में), ओकर डैम्पिंग (ऊर्जा क्षय, N·s/m में), ओकर चलत पुर्जा सभ के छोट द्रव्यमान, ओकर रेडियल आ एक्सियल क्लियरेंस (जे स्टिफनेस तय करेला आ नॉन-लीनियरिटी लावेला), आ — फ्लुइड-फिल्म प्रकार खातिर बहुत महत्वपूर्ण — एगो मजबूत गति निर्भरता: जर्नल बेयरिंग के स्टिफनेस आ डैम्पिंग चालू गति के साथे काफी बदलेला।
सपोर्ट संरचना
स्थिर फाउंडेशन तत्व सभ में शामिल बा बेयरिंग हाउसिंग आ पेडेस्टल, ओह बेसप्लेट या फ्रेम जे इनके जोड़ेला, ओह कंक्रीट या स्टील फाउंडेशन जे भार के जमीन तक ले जाला, आ कवनो आइसोलेशन तत्व — स्प्रिंग, पैड, या माउंट — जे कंपन के नियंत्रित करे खातिर इस्तेमाल होला। सपोर्ट अतिरिक्त स्टिफनेस (कबो रोटर के अपना जइसन, कबो ओकरा से कम), जोड़ आ सामग्री के माध्यम से डैम्पिंग, आ द्रव्यमान जोड़ेला जे पूरा सिस्टम के प्राकृतिक आवृत्ति के बदल देला। जहाँ ऊ फाउंडेशन के कठोरता अपर्याप्त होला, ऊ मशीन के व्यवहार पर हावी हो सकेला।
2. सिस्टम-स्तर के विश्लेषण काहे जरूरी बा
युग्मित व्यवहार
सिस्टम के परिभाषित विशेषता ई बा कि हर घटक बाकी सभ पर असर डालेला:
- रोटर विक्षेपण बेयरिंग सभ पर बल पैदा करेला।
- बेयरिंग विक्षेपण रोटर के सपोर्ट स्थिति के बदल देला।
- सपोर्ट लचीलापन बेयरिंग सभ के हिले देला, जवना से प्रत्यक्ष बेयरिंग स्टिफनेस घट जाला।
- फाउंडेशन कंपन बेयरिंग सभ के माध्यम से रोटर में वापस फीड होला।
सिस्टम प्राकृतिक आवृत्ति
प्राकृतिक आवृत्ति सभ पूरा सिस्टम के होला, केहू एक हिस्सा के ना:
- कठोर रोटर के साथे नरम बेयरिंग कम क्रांतिक गति देला।
- लचीला रोटर के साथे कठोर बेयरिंग ढेर क्रांतिक गति देला।
- एगो लचीला फाउंडेशन क्रांतिक गति के नीचे खींच सकेला भले बेयरिंग कठोर होखे।
- सिस्टम के प्राकृतिक आवृत्ति कबो सिर्फ रोटर के अपना प्राकृतिक आवृत्ति ना होला।
ई आवृत्ति सभ गति के साथे कइसे बदलेला, एकर मैपिंग बिल्कुल ओहीजा खातिर होला जवना खातिर एगो कैंपबेल डायग्राम बनल बा, आ हर क्रॉसिंग एगो मोड शेप असेंबल कइल सिस्टम के।
3. विश्लेषण के तरीका
सरलीकृत मॉडल
प्रारंभिक काम खातिर, इंजीनियर लोग रिड्यूस्ड मॉडल के इस्तेमाल करेला:
- सिंपली-सपोर्टेड बीम: रोटर के रिजिड सपोर्ट पर एगो बीम मान के, बियरिंग आ फाउंडेशन के फ्लेक्सिबिलिटी के नजरअंदाज करेला।
- जेफकॉट रोटर: स्प्रिंग सपोर्ट वाला फ्लेक्सिबल शाफ्ट पर एगो कंसंट्रेटेड मास — क्लासिक टीचिंग मॉडल जवना में बियरिंग स्टिफनेस शामिल बा।
- ट्रांसफर-मैट्रिक्स मेथड: मल्टी-डिस्क रोटर खातिर परंपरागत हाथ से कइल जाए वाला तरीका।
उन्नत मॉडल
वास्तविक मशीनरी के सटीक विश्लेषण खातिर:
- फिनाइट-एलिमेंट एनालिसिस (FEA): बियरिंग के दर्शावे वाला स्प्रिंग एलिमेंट सहित एगो विस्तृत रोटर मॉडल।
- बियरिंग मॉडल: नॉन-लीनियर स्टिफनेस आ डैम्पिंग जे स्पीड, लोड, आ तापमान के साथे बदलेला।
- फाउंडेशन फ्लेक्सिबिलिटी: सपोर्ट स्ट्रक्चर के FEA भा मोडल मॉडल।
- कपल्ड एनालिसिस: पूरा सिस्टम, हर इंटरैक्टिव प्रभाव सहित।
4. मुख्य सिस्टम पैरामीटर
स्टिफनेस योगदान
कुल सिस्टम स्टिफनेस रोटर, बियरिंग, आ फाउंडेशन के स्टिफनेस के सीरीज कॉम्बिनेशन हवे:
1/kकुल = 1/kरोटर + 1/kबेयरिंग + 1/kनींव
- सबसे नरम एलिमेंट पूरा स्टिफनेस पर हावी रहेला — ठीक ओहिजा जइसे सबसे कमजोर कड़ी चेन के नियंत्रित करेला।
- एगो आम असल-दुनिया के मामला बा जब फाउंडेशन के फ्लेक्सिबिलिटी सिस्टम स्टिफनेस के अकेल्ला रोटर के स्टिफनेस से नीचे खींच देला।
डैम्पिंग योगदान
- बियरिंग डैम्पिंग: आमतौर पर सबसे प्रमुख स्रोत, खासकर फ्लुइड-फिल्म बियरिंग में।
- फाउंडेशन डैम्पिंग: सपोर्ट में स्ट्रक्चरल आ मटेरियल डैम्पिंग।
- रोटर के इंटरनल डैम्पिंग: आमतौर पर बहुत कम आ अक्सर नजरअंदाज कइल जाला।
- कुल डैम्पिंग: पैरेलल डैम्पिंग एलिमेंट के जोड़।
5. व्यावहारिक प्रभाव
मशीन डिजाइन खातिर
- रोटर के ओकर बियरिंग आ फाउंडेशन से अलग करके डिजाइन ना कइल जा सकेला।
- बियरिंग के चयन हासिल कइल जा सके वाला क्रिटिकल स्पीड के तय करेला।
- रोटर के सपोर्ट करे खातिर फाउंडेशन के स्टिफनेस पर्याप्त होखे के चाहीं।
- सही ऑप्टिमाइजेशन में सगरी एलिमेंट के एक साथ ध्यान में राखल जाला।
बैलेंसिंग खातिर
- प्रभाव गुणांक पूरा सिस्टम के रिस्पॉन्स के दर्ज करेला, ना कि सिर्फ रोटर के।
- फील्ड बैलेंसिंग (Field balancing) इंस्टॉल कइल गइल सिस्टम के विशेषता के अपने आप ध्यान में राखेला।
- अलग बियरिंग-आ-सपोर्ट सेट पर कइल शॉप बैलेंसिंग इंस्टॉल कइल मशीन पर पूरी तरह लागू ना हो सके।
- सिस्टम में बदलाव — बियरिंग के घिसाव, फाउंडेशन के धंसाव — समय के साथे बैलेंस रिस्पॉन्स के बदल देला।
इहे कारण बा कि ऑन-साइट मापन एतना कीमती होला। एगो पोर्टेबल टू-चैनल एनालाइज़र जइसे कि Balanset-1A रोटर के ओकरा खुद के बियरिंग में, ऑपरेटिंग स्पीड पर, ओकर असली फाउंडेशन पर बैलेंस करेला — जेहसे कि एम्प्लीट्यूड-आ-फेज़ एकर जुटावल डेटा आ गणना कइल इन्फ्लुएंस कोएफिशिएंट असली रोटर-बियरिंग सिस्टम के दर्शावेला जवना में मशीन असल में चलेला, सपोर्ट आ थर्मल इफेक्ट सहित जेकरा एगो बैलेंसिंग मशीन कबो ना देख पावे। एह रेजिड्यूअल अनबैलेंस जेकरा ई वेरिफाई करेला ऊ रेजिड्युअल हवे जेकरा साथे रोटर सर्विस में रहे के होई।
ट्रबलशूटिंग खातिर
- वाइब्रेशन के समस्या रोटर, बियरिंग, भा फाउंडेशन में से कहीं भी शुरू हो सकेला।
- डायग्नोसिस में पूरा सिस्टम के ध्यान में राखल जाव, ना कि सिर्फ एगो संदिग्ध हिस्सा।
- एगो कंपोनेंट में बदलाव पूरा के व्यवहार के बदल देला।
- जइसे कि, फाउंडेशन के खराबी मशीन के क्रिटिकल स्पीड के रनिंग रेंज में नीचे ले आवे सकेला।
6. आम सिस्टम कॉन्फिगरेशन
सामान्य बेयरिंग-के-बीच कॉन्फ़िगरेशन
- रोटर के ओकरा दुनो छोर पर दू गो बियरिंग सहारा देला।
- सबसे आम औद्योगिक लेआउट, आ विश्लेषण करे में सबसे आसान।
- मानक खातिर उपयुक्त बा टू-प्लेन बैलेंसिंग (two-plane balancing) तरीका।
ओवरहंग रोटर कॉन्फ़िगरेशन
- एक ओवरहंग रोटर आपन बेयरिंग सपोर्ट से आगे बढ़ेला।
- मोमेंट आर्म से बेयरिंग लोड बढ़ जाला।
- ई असंतुलन (unbalance) खातिर अधिका संवेदनशील होला, आ एगो मजबूत कपल-असंतुलन (couple-unbalance) कंपोनेंट।
- पंखा, पंप, आ कुछ मोटर में आम बा।
बहु-बेयरिंग सिस्टम
- तीन गो भा ओकरा से जादे बेयरिंग एगो रोटर के सहारा देला।
- लोड बंटवारा जादे जटिल हो जाला।
- बेयरिंग सभ के बीच अलाइनमेंट महत्वपूर्ण हो जाला।
- बड़हन टर्बाइन, जनरेटर, आ पेपर-मशीन रोल में आम बा।
युग्मित मल्टी-रोटर सिस्टम
- कई गो रोटर कपलिंग से जुड़ल, जइसे मोटर-पंप आ टर्बाइन-जनरेटर सेट में।
- हर रोटर के आपन बेयरिंग होला, बाकिर सिस्टम सभ गतिकीय रूप से जुड़ल रहेला।
- ई विश्लेषण खातिर सबसे जटिल कॉन्फ़िगरेशन बा।
- मिसअलाइनमेंट एगो कपलिंग पर रोटर सभ के बीच अंतःक्रिया बल पैदा करेला।
घूमे वाला मशीनरी के अलग-अलग कल-पुर्जा के समूह के बजाय एगो एकीकृत रोटर-बेयरिंग सिस्टम के रूप में देखल, प्रभावी डिजाइन, विश्लेषण, आ समस्या-निवारण खातिर बुनियादी बा। सिस्टम-स्तरीय नजरिया कई गो कंपन (vibration) घटना के व्याख्या करेला जे अलग-अलग देखला पर कवनो मतलब ना राखे, आ ई विश्वसनीय आ कुशल संचालन खातिर वास्तव में काम करे वाला सुधारात्मक कार्रवाई के रस्ता देखावेला।
