रोटर बैलेंसिंग: स्थैतिक आ गतिक असंतुलन, रेजोनेंस, आ व्यावहारिक प्रक्रिया

डिवाइस

पोर्टेबल बैलेंसर & वाइब्रेशन एनालाइजर Balanset-1A

€1,975.00 + वैट (अगर लागू होखे)

पार्ट्स

वाइब्रेशन सेंसर

€90.00 + वैट (अगर लागू होखे)

पार्ट्स

ऑप्टिकल सेंसर (लेजर टैकोमीटर)

€124.00 + वैट (अगर लागू होखे)

डिवाइस

Balanset-4

€6,803.00 + वैट (अगर लागू होखे)

पार्ट्स

चुंबकीय स्टैंड Insize-60-kgf

€46.00 + वैट (अगर लागू होखे)

पार्ट्स

रिफ्लेक्टिव टेप

€10.00 + वैट (अगर लागू होखे)

डिवाइस

डायनामिक बैलेंसर “Balanset-1A” OEM

€1,735.00 + वैट (अगर लागू होखे)

रोटर का होला आ बैलेंसिंग से का ठीक होला?

रोटर एगो अइसन बॉडी होला जे कवनो अक्ष के चारों ओर घूमेला आ अपना बेयरिंग सतह के जरिये सपोर्ट में टिकल रहेला। रोटर के बेयरिंग सतह लोड के रोलिंग या स्लाइडिंग बेयरिंग के जरिये सपोर्ट में स्थानांतरित करेला। बेयरिंग सतह ट्रनियन के सतह होला या ओकर जगह इस्तेमाल होखे वाला सतह होला।

एगो पूरा तरह बैलेंस कइल रोटर में, ओकर मास घूर्णन अक्ष के चारों ओर सिमेट्रिकल तरीका से बंटल रहेला, माने रोटर के कवनो हिस्सा के अक्ष के चारों ओर सिमेट्रिकल रूप से मौजूद दोसरा हिस्सा से मिलावल जा सकेला। बैलेंस कइल रोटर में, कवनो रोटर हिस्सा पर काम करत अपकेंद्री बल ओकरा सिमेट्रिकल हिस्सा पर काम करत अपकेंद्री बल से बैलेंस हो जाला। जइसे, अपकेंद्री बल F1 आ F2, जे मात्रा में बराबर आ दिशा में विपरीत बा, हिस्सा 1 आ 2 (चित्र 1 में हरियर रंग से चिन्हित) पर काम करेला। ई बात रोटर के सभ सिमेट्रिकल हिस्सा पर लागू होला, एह से रोटर पर काम करत कुल अपकेंद्री बल 0 हो जाला आ रोटर बैलेंस रहेला।

लेकिन अगर रोटर के सिमेट्री टूट जाला (चित्र 1 में लाल रंग से चिन्हित असिमेट्रिकल हिस्सा), त रोटर पर असंतुलित अपकेंद्री बल F3 काम करे लागेला। घूमत घरी, ई बल रोटर के घूर्णन के साथे दिशा बदलत रहेला। एह बल से पैदा होखे वाला डायनामिक लोड बेयरिंग तक पहुंचेला, जेकरा से टूट-फूट आ घिसाई तेज हो जाला।

In addition, under the influence of this variable-direction force there is a cyclic deformation of supports and foundation, on which the rotor is fixed, i.e. there is vibration. In order to eliminate rotor unbalance and the accompanying vibration, balancing masses must be installed to restore symmetry to the rotor.

Rotor balancing is an operation to correct unbalance by adding balancing masses. In other words, the goal of balancing is to bring the principal central axis of inertia of the rotor as close as possible to its axis of rotation, so that the residual unbalance falls within specified limits.
बैलेंसिंग के काम एक या ओकरा से जादे बैलेंसिंग मास के साइज आ जगह (कोण) पता लगावल ह।

रोटर आ असंतुलन के प्रकार

रोटर के मटेरियल के मजबूती आ ओहपर काम करत अपकेंद्री बल के मात्रा के ध्यान में राखत, रोटर के दू किसिम में बांटल जा सकेला - कठोर रोटर आ लचीला रोटर।
वर्किंग मोड में अपकेंद्री बल के असर से कठोर रोटर में बहुत कम डिफॉर्मेशन होला आ कैलकुलेशन में एह डिफॉर्मेशन के असर के नजरअंदाज कइल जा सकेला।

फ्लेक्सिबल रोटर के विकृति (डिफॉर्मेशन) के अब नजरअंदाज ना कइल जा सकेला। फ्लेक्सिबल रोटर के विकृति बैलेंसिंग समस्या के हल के जटिल बना देला आ रिजिड रोटर के बैलेंसिंग समस्या के मुकाबले अलग गणितीय मॉडल के इस्तेमाल के जरूरत पड़ेला। ध्यान राखल जाये कि ओही रोटर कम स्पीड पर रिजिड जइसन आ जादे स्पीड पर फ्लेक्सिबल जइसन बर्ताव क सकेला। व्यावहारिक मापदंड ई बा कि सर्विस स्पीड रोटर के पहिला क्रिटिकल (बेंडिंग) स्पीड के सापेक्ष केतना बा: रोटर के रिजिड मानल जाला — ISO 21940-11 एकरा "rigid behaviour" वाला रोटर कहेला — जब ई ओह स्पीड से बहुत कम स्पीड पर चले, व्यवहार में पहिला क्रिटिकल स्पीड के लगभग 50–70% से कम। एकरा ऊपर, रोटर एगो मोड शेप में मुड़ेला जे स्पीड के साथे बदलेला: ई फ्लेक्सिबल होला आ एकरा मोडल भा मल्टी-प्लेन तरीका (ISO 21940-12) से बैलेंस कइल जाये के चाहीं। आगे, हमनी सिर्फ रिजिड रोटर के बैलेंसिंग के बारे में विचार करब।

Depending on how the unbalanced masses are distributed along the rotor, ISO 21940-2 distinguishes several states of unbalance:

• स्टैटिक अनबैलेंस — the principal inertia axis is displaced parallel to the shaft axis; it can be detected without rotation, because the rotor turns under gravity until its heavy spot is at the bottom. A single correction mass in one plane removes it;
• couple (moment) unbalance — the principal inertia axis intersects the shaft axis at the center of mass; the two equal unbalances lie in different planes and 180° apart. It appears only during rotation and requires two correction masses in two planes;
• डायनामिक अनबैलेंस — the general, real-world case: a combination of static and couple unbalance. The principal inertia axis neither is parallel to, nor intersects, the shaft axis. Two correction planes are necessary and sufficient for a rigid rotor.

The older term “moment unbalance” is a synonym of couple unbalance; it should not be confused with dynamic unbalance, which is the sum of the static and couple components. An example of a rotor with static unbalance is shown in Fig. 2.

Couple unbalance appears only when the rotor is rotating.
An example of a rotor with couple unbalance is shown in Fig. 3.

एह स्थिति में, असंतुलित बराबर द्रव्यमान M1 आ M2 अलग-अलग प्लेन में बा - रोटर के लंबाई के साथे अलग-अलग जगह पर। स्टैटिक स्थिति में, यानी जब रोटर ना घूमे, सिर्फ गुरुत्वाकर्षण रोटर पर काम करेला आ द्रव्यमान एक-दुसरा के संतुलित करेला। डायनेमिक्स में, जब रोटर घूमेला, सेंट्रिफ्यूगल फोर्स Fc1 आ Fc2 द्रव्यमान M1 आ M2 पर काम करे लागेला। ई बल मान में बराबर आ दिशा में उल्टा बा। बाकिर, काहेकि ई शाफ्ट के लंबाई के साथे अलग-अलग जगह पर लागू होला आ एके रेखा पर ना बा, ई बल एक-दुसरा के भरपाई ना करे। बल Fc1 आ Fc2 रोटर पर लागू होखे वाला मोमेंट बनावेला — एही से कपल असंतुलन के मोमेंट असंतुलन भी कहल जाला। एकरा अनुसार, बिना भरपाई वाला सेंट्रिफ्यूगल फोर्स बेयरिंग स्थिति पर काम करेला, जे गणना कइल मान से बहुत जादे हो सकेला आ बेयरिंग के सर्विस लाइफ घटा सकेला।

काहेकि असंतुलन के ई किसिम सिर्फ रोटर के घूमे के दौरान देखाई देला, एकरा स्टैटिक हालत में "नाइफ पर" बैलेंसिंग भा अइसने तरीका से ठीक ना कइल जा सकेला। कपल असंतुलन दूर करे खातिर, दुगो कम्पेंसेटिंग वेट इंस्टॉल करल जरूरी बा, जे M1 आ M2 द्रव्यमान से पैदा होखे वाला मोमेंट के बराबर मान के आ उल्टा दिशा के मोमेंट पैदा करेला। कम्पेंसेटिंग द्रव्यमान के M1 आ M2 द्रव्यमान के बिल्कुल उल्टा आ बराबर मान में सेट करे के जरूरत ना ह। मुख्य बात ई बा कि ऊ अइसन मोमेंट पैदा करे जे असंतुलन मोमेंट के पूरा तरह से भरपाई करे।

आम तौर पर, द्रव्यमान M1 आ M2 एक-दुसरा के बराबर ना भी होखे, एही से स्टैटिक आ कपल असंतुलन के मेल रही — एही आम स्थिति के ISO 21940-2 डायनेमिक असंतुलन कहेला। सैद्धांतिक रूप से साबित बा कि रिजिड रोटर खातिर, रोटर के लंबाई के साथे दूरी पर राखल दुगो वजन ओकर असंतुलन के दूर करे खातिर जरूरी आ पर्याप्त बा। ई वजन कपल असंतुलन से पैदा होखे वाला मोमेंट आ रोटर के धुरी के सापेक्ष द्रव्यमान के असमानता से पैदा होखे वाला सेंट्रिफ्यूगल फोर्स (स्टैटिक असंतुलन) दुनो के भरपाई करी। आम तौर पर, कपल असंतुलन लंबा रोटर, जइसे शाफ्ट, के खासियत ह, आ स्टैटिक असंतुलन तंग रोटर के खासियत ह। बाकिर, अगर तंग रोटर धुरी के सापेक्ष टेढ़ बा, भा बिगड़ल ("फिगर एट") बा, त कपल असंतुलन दूर करल मुश्किल होई (चित्र 4 देखीं), काहेकि एह स्थिति में जरूरी भरपाई करे वाला मोमेंट बनावे वाला करेक्टिंग वजन इंस्टॉल करल मुश्किल बा।

बल F1 आ F2 एके लाइन पर नइखे आ एक-दूसरा के भरपाई ना करेला।
Due to the fact that the arm available to create the compensating moment is small due to the narrow rotor, large correction weights may be required. However, this also results in an "induced unbalance" due to the deformation of the narrow rotor by centrifugal forces from the correction weights. (see, for example, Methodological instructions for balancing rigid rotors to GOST 22061-76 — the modern international counterpart is ISO 21940-11, formerly ISO 1940-1 — Section 10, "Rotor–supports system").

This is noticeable on narrow fan impellers, where, in addition to mass unbalance, an aerodynamic unbalance भी मौजूद बा: असमान ब्लेड जियोमेट्री असमान ब्लेड लोडिंग पैदा करेला आ एही से एगो शुद्ध रेडियल बल। करेक्शन वेट के सेंट्रिफ्यूगल फोर्स नियर, ई बल स्पीड के वर्ग से स्केल होला, बाकिर ई ऑपरेटिंग प्वाइंट पर भी निर्भर करेला — हवा के घनत्व, डैंपर पोजीशन, डक्ट रेजिस्टेंस — एही से एगो ड्यूटी प्वाइंट पर बैलेंस कइल करेक्शन वेट दुसरका पर सर्वोत्तम ना रही। एही से एरोडायनामिक कंपोनेंट के ब्लेड जियोमेट्री बहाल क के ठीक कइल जाये के चाहीं, द्रव्यमान जोड़ के ना।

विद्युतचुंबकीय बल बिजली के मशीन में (एक्सेंट्रिक एयर गैप से असंतुलित मैग्नेटिक पुल, टूटल बार, शॉर्टेड लैमिनेशन) फेर से अलग तरीका से बर्ताव करेला: ई घूमे के स्पीड से ना, बलुक एयर-गैप फ्लक्स से संचालित होला, आ ई जादेतर मशीन के 1× पर ना बलुक लाइन आवृत्ति के दुगुना पर आ पोल-पास साइडबैंड पर उत्तेजित करेला। काहेकि ई घूमे के आवृत्ति से अलग आवृत्ति पर काम करेला, बैलेंसिंग एकर भरपाई बिल्कुल ना क सकेला। संक्षेप में, बैलेंसिंग सिर्फ 1× मास-संबंधित उत्तेजना के हटावेला — ई मशीन में कंपन के हर स्रोत के खतम ना क सकेला।

मैकेनिज्म के वाइब्रेशन

वाइब्रेशन एगो साइक्लिक उत्तेजक बल के असर पर मैकेनिज्म डिजाइन के प्रतिक्रिया ह। ई बल अलग-अलग किसिम के हो सकेला।
असंतुलित रोटर से पैदा होखे वाला अपकेंद्री बल "भारी बिंदु" पर काम करत बिना भरपाई वाला बल ह। ई बल आ एकरा से पैदा वाइब्रेशन के रोटर बैलेंसिंग से खतम कइल जा सकेला।

मिलत-जुलत पुर्जा सभ के बनावट आ जोड़ाई में गड़बड़ी से पैदा होखे वाला "ज्यामितीय" किसिम के इंटरैक्शन बल। ई बल, जइसे, शाफ्ट के गर्दन के गोलाई में कमी, गियर के दांत के प्रोफाइल में गड़बड़ी, बेयरिंग रेसवे के लहरदारपन, मिलत शाफ्ट के मिसअलाइनमेंट, आदि से पैदा हो सकेला। जर्नल में गोलाई ना होखे के हालत में, शाफ्ट के घूर्णन कोण के हिसाब से शाफ्ट के अक्ष खिसक जाई। हालांकि ई वाइब्रेशन भी रोटर स्पीड पर होला, लेकिन एकरा के बैलेंसिंग से खतम कइल लगभग असंभव बा।

पंखा आ दोसरा वेन मैकेनिज्म के इंपेलर के घूर्णन से पैदा होखे वाला एरोडायनामिक बल। हाइड्रोलिक पंप, टर्बाइन आदि के इंपेलर के घूर्णन से पैदा होखे वाला हाइड्रोडायनामिक बल।
इलेक्ट्रिकल मशीन के संचालन से पैदा होखे वाला इलेक्ट्रोमैग्नेटिक बल, जइसे असिमेट्रिकल रोटर वाइंडिंग, शॉर्ट-सर्किट वाइंडिंग, आदि।

The magnitude of the vibration (e.g. its amplitude Av) depends not only on the excitatory force Fv acting on the mechanism with circular frequency ω, but also on the rigidity k of the mechanism, its mass m, as well as the damping coefficient C, as formula (1) below shows.

वाइब्रेशन नापे आ मैकेनिज्म के बैलेंस करे खातिर कई तरह के सेंसर के इस्तेमाल हो सकेला, जेह में शामिल बा:

• एब्सोल्यूट वाइब्रेशन सेंसर, जे वाइब्रेशन एक्सेलरेशन (एक्सेलेरोमीटर) आ वाइब्रेशन वेलोसिटी सेंसर नापे खातिर बनल बा;
• सापेक्ष वाइब्रेशन के सेंसर - एडी-करंट या कैपेसिटिव, जे वाइब्रेशन डिस्प्लेसमेंट नापे खातिर बनल बा;
• कुछ मामिला में (जब तंत्र के डिजाइन एकरा के इजाजत देला), फोर्स सेंसर के भी ओकर वाइब्रेशन लोड के आकलन खातिर इस्तेमाल कइल जा सकेला; खासतौर पर, इनकर इस्तेमाल हार्ड-बेयरिंग बैलेंसिंग मशीन के सपोर्ट के वाइब्रेशन लोड नापे खातिर व्यापक रूप से होला।

त, वाइब्रेशन बाहरी बल के क्रिया के प्रति मशीन के प्रतिक्रिया ह। वाइब्रेशन के मात्रा ना खाली तंत्र पर काम करे वाला बल के मात्रा पर निर्भर करेला, बलुक तंत्र के डिजाइन के कठोरता पर भी निर्भर करेला। एक्के बल अलग-अलग वाइब्रेशन पैदा क सकेला। हार्ड-बेयरिंग मशीन में, भले वाइब्रेशन कम होखे, बेयरिंग पर काफी डायनामिक लोड पड़ सकेला। एहि से हार्ड-बेयरिंग मशीन के बैलेंसिंग करत घरी वाइब्रेशन सेंसर (वाइब्रेशन एक्सेलेरोमीटर) के बजाय फोर्स सेंसर के इस्तेमाल कइल जाला।

वाइब्रेशन सेंसर के इस्तेमाल ओह तंत्र पर होला जेकर सपोर्ट अपेक्षाकृत लचीला होला, जहाँ असंतुलित सेंट्रीफ्यूगल फोर्स के क्रिया से सपोर्ट में साफ विरूपण आ वाइब्रेशन पैदा होला। फोर्स सेंसर के इस्तेमाल कठोर सपोर्ट खातिर होला, जहाँ असंतुलन से पैदा भइल बड़हन बल सेहू महत्वपूर्ण वाइब्रेशन पैदा नइखे करत।

रेजोनेंस एगो कारक बा जे बालेंसिंग में बाधा डालेला

पहिले हमनी बतावल रहीं कि रोटर के कठोर (रिजिड) आ लचीला (फ्लेक्सिबल) में बाँटल जाला। रोटर के कठोरता चाहे लचीलापन के सपोर्ट (फाउंडेशन) के कठोरता चाहे गतिशीलता से गड़बड़ ना कइल जाय, जेकरा पर रोटर लगावल गइल बा। कवनो रोटर के कठोर मानल जाला जब सेंट्रीफ्यूगल फोर्स के क्रिया से ओकर विरूपण (झुकाव) के नजरअंदाज कइल जा सकेला। लचीला रोटर के विरूपण अपेक्षाकृत बड़हन होला आ एकरा नजरअंदाज ना कइल जा सकेला।

एह लेख में, हमनी खाली कठोर रोटर के बालेंसिंग पर विचार करत बानी। कठोर (गैर-विरूपणीय) रोटर के, अपने बारी, कठोर चाहे चलायमान (लचीला) सपोर्ट पर लगावल जा सकेला। ई साफ बा कि सपोर्ट के ई कठोरता/चलायमानता भी सापेक्ष बा, जे रोटर के गति आ पैदा भइल सेंट्रीफ्यूगल फोर्स के मात्रा पर निर्भर करेला। एक सशर्त सीमा रोटर सपोर्ट के प्राकृतिक कंपन के आवृत्ति ह।

मैकेनिकल सिस्टम खातिर, प्राकृतिक कंपन के आकार आ आवृत्ति मैकेनिकल सिस्टम के एलिमेंट के द्रव्यमान आ इलास्टिसिटी से तय होला। यानी, प्राकृतिक कंपन के आवृत्ति मैकेनिकल सिस्टम के आंतरिक खासियत ह आ बाहरी बल पर निर्भर ना करे। संतुलन के स्थिति से डिफ्लेक्ट होखला के बाद, इलास्टिसिटी के कारण सपोर्ट संतुलन के स्थिति में वापस आवे के रुझान राखेला। बाकिर भारी रोटर के जड़त्व के कारण, ई प्रक्रिया डैम्प्ड ओसिलेशन के प्रकृति के होला। ई कंपन रोटर-सपोर्ट सिस्टम के प्राकृतिक कंपन ह। इनकर आवृत्ति रोटर के द्रव्यमान आ सपोर्ट के इलास्टिसिटी के अनुपात पर निर्भर करेला, जइसे नीचे दिहल फॉर्मूला (2) देखावेला।

जब रोटर घूमे लागेला आ ओकर घूर्णन के आवृत्ति प्राकृतिक कंपन के आवृत्ति के करीब आवे लागेला, त वाइब्रेशन के आयाम अचानक बढ़ जाला, जेकरा से संरचना के विनाश हो सकेला।

The phenomenon of mechanical resonance occurs. Near resonance the response is amplified by the quality factor Q = 1/(2ζ), typically 3–17 for machine structures, and the peak can be narrow: a speed change of the order of a few percent may change the vibration level several-fold. Across the resonance the phase lag swings by 180°, passing through 90° at the peak.

If the design of the mechanism is unsuccessful and the operating frequency of the rotor is close to the frequency of natural vibrations, then the operation of the mechanism becomes impossible because of the inadmissibly high vibration. Balancing by the usual methods is then impossible, because even a small change in speed drastically changes the vibration parameters. For balancing in the area of resonance, special methods not considered in this article are used.

तंत्र के प्राकृतिक कंपन के आवृत्ति के निर्धारण कोस्टिंग के समय (रोटर के घूर्णन बंद करला पर) चाहे शॉक मेथड से, बाद में सिस्टम के प्रतिक्रिया के स्पेक्ट्रल विश्लेषण के साथ कइल जा सकेला।

For mechanisms, which working frequency of rotation is above the resonance frequency, i.e. working in the supercritical (post-resonant) regime, the supports are considered to be moving and vibration sensors are used for measurement, mainly vibration accelerometers, measuring acceleration of structural elements. For mechanisms operating in pre-resonance mode, the supports are considered rigid. In this case, force sensors are used.

मैकेनिकल सिस्टम के लीनियर आ नॉनलीनियर मॉडल। नॉन-लीनियरिटी एगो कारक बा जे बालेंसिंग में बाधा डालेला

कठोर रोटर के बालेंसिंग करत घरी, बालेंसिंग गणना खातिर लीनियर मॉडल कहल जाए वाला गणितीय मॉडल इस्तेमाल कइल जाला। लीनियर मॉडल के मतलब बा कि अइसन मॉडल में एगो राशि दूसर राशि के अनुपात (लीनियर) होला। जइसे, अगर रोटर पर अनकंपेंसेटेड द्रव्यमान दोगुना हो जाय, त वाइब्रेशन के मान भी दोगुना हो जाई। कठोर रोटर खातिर लीनियर मॉडल इस्तेमाल कइल जा सकेला, काहेंकि इनमें विरूपण ना होला।

लचीला रोटर खातिर, लीनियर मॉडल के अब इस्तेमाल ना कइल जा सकेला। लचीला रोटर खातिर, अगर घूर्णन के दौरान भारी बिंदु के द्रव्यमान बढ़ेला, त अतिरिक्त विरूपण होई, आ द्रव्यमान के अलावा भारी बिंदु के स्थिति के त्रिज्या भी बढ़ जाई। एहि से, लचीला रोटर खातिर, वाइब्रेशन दोगुना से भी ढेर बढ़ी, आ गणना के सामान्य तरीका काम ना करी।

नॉनलिनियरिटी के एगो आउर स्रोत बड़ डिफ्लेक्शन पर सपोर्ट कठोरता में बदलाव ह: छोट डिफ्लेक्शन पर स्ट्रक्चरल एलिमेंट के एगो सेट लोड उठावेला, जबकि बड़ पर दुसरका सक्रिय होला। एही से रउआ ओह मैकेनिज्म के बैलेंस ना क सकीलें जे फाउंडेशन पर फिक्स ना बा, बलुक, उदाहरण खातिर, बस फर्श पर राखल बा। बड़ कंपन के साथे, असंतुलन के बल मैकेनिज्म के फर्श से खींच सकेला, जेकरा से सिस्टम के कठोरता के खासियत काफी बदल जाला। मोटर के गोड़ मजबूती से बान्हल होखे के चाहीं, बोल्ट माउंट कसल होखे के चाहीं, वाशर के मोटाई पर्याप्त माउंटिंग कठोरता देवे के चाहीं, वगैरह। अगर बेयरिंग टूटल बा, त बड़ शाफ्ट मिसअलाइनमेंट आ झटका संभव बा, जे कमजोर लिनियरिटी आ बढ़िया बैलेंस करे में असमर्थता के कारण भी बनी।

बैलेंसिंग डिवाइस आ बैलेंसिंग मशीन

Recall that balancing is the process of aligning the main central axis of inertia with the rotor's axis of rotation.

ई प्रक्रिया दू गो तरीका से पूरा कइल जा सकेला।

The first method involves machining the rotor trunnions in such a way that the axis passing through the centers of the trunnions coincides with the main central axis of inertia of the rotor. Such a technique is rarely used in practice and will not be discussed in detail in this article.

दुसरा (सबसे आम) तरीका में रोटर पर करेक्शन वेट के हटावल, लगावल चाहे निकालल शामिल बा, जेकरा एह तरह से लगावल जाला कि रोटर के जड़त्व अक्ष ओकर घूर्णन अक्ष के जेतना नजदीक हो सके।

बालेंसिंग के दौरान करेक्शन वेट के हटावल, जोड़ल चाहे निकालल कई तरह के तकनीकी ऑपरेशन से कइल जा सकेला, जेह में शामिल बा: ड्रिलिंग, मिलिंग, सरफेसिंग, वेल्डिंग, पेंच लगावल चाहे निकालल, लेजर चाहे इलेक्ट्रॉन बीम बर्निंग, इलेक्ट्रोलिसिस, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक सरफेसिंग, आदि।

बालेंसिंग प्रक्रिया दू गो तरीका से पूरा कइल जा सकेला:

• Field balancing (in situ) — the assembled rotor is balanced in its own bearings, on its own foundation, at its own operating speed, using a portable balancing kit;
• Shop balancing — the rotor is dismounted and balanced on a dedicated balancing machine.

रोटर के अपना बेयरिंग में बैलेंस करे खातिर, आम तौर पर विशेष बैलेंसिंग यंत्र (किट) इस्तेमाल होला, जे बैलेंस कइल जा रहल रोटर के कंपन के ओकर घूमे के आवृत्ति पर वेक्टर रूप में मापे के इजाजत देला, यानी कंपन के एम्प्लीट्यूड आ फेज दुनो के मापल। वर्तमान में, ऊपर बतावल यंत्र माइक्रोप्रोसेसर टेक्नोलॉजी के आधार पर बनल होला आ (कंपन माप आ विश्लेषण के अलावा) करेक्टिंग वेट के पैरामीटर के अपने आप गणना देला, जे रोटर पर ओकर असंतुलन के भरपाई करे खातिर इंस्टॉल कइल जाये के चाहीं।

एह डिवाइस सभ में शामिल बा:

• कंप्यूटर चाहे औद्योगिक कंट्रोलर पर आधारित एगो मापन आ गणना यूनिट;
• दू (या ढेर) वाइब्रेशन सेंसर;
• a phase angle sensor;
• साइट पर सेंसर लगावे खातिर सामान/एक्सेसरीज;
• एगो चाहे दू गो या ओकरा से ढेर करेक्शन प्लेन में रोटर के वाइब्रेशन पैरामीटर के मापन के पूरा चक्र पूरा करे खातिर बनावल गइल विशेष सॉफ्टवेयर।

वर्तमान में बालेंसिंग मशीन के दू गो प्रकार सबसे आम बा:

• Soft-bearing machines (with pliable supports);
• Hard-bearing machines (with rigid supports).

Soft-bearing (above-resonance) machines have relatively pliable supports, for example, based on flat springs. The frequency of natural vibrations of these supports is usually 2-3 times lower than the rotation frequency of the balanced rotor, which is mounted on them, so the machine runs above resonance. Vibration sensors (accelerometers, vibration velocity sensors, etc.) are usually used to measure the motion of the supports of these above-resonance machines.

Hard-bearing (pre-resonance) machines use relatively rigid supports, whose natural frequencies of vibration should be 2-3 times higher than the rotation frequency of the rotor being balanced, so the machine runs below resonance. Force transducers are usually used to measure the dynamic load on the supports of the pre-resonance machine.

The advantage of pre-resonance (hard-bearing) balancing machines is that balancing on them can be performed at relatively low rotor speeds (up to 400 - 500 rpm), which greatly simplifies the design of the machine and its foundation, and increases the productivity and safety of balancing.

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कठोर रोटर के बालेंसिंग

बालेंसिंग के मुख्य काम बा कंपेंसेटिंग वेट के द्रव्यमान आ स्थिति पता लगावल जे सेंट्रीफ्यूगल फोर्स के काउंटर करेला।
As mentioned above, for rigid rotors, it is generally necessary and sufficient to install two compensating weights. This will eliminate both the static and the couple components of the rotor unbalance. The general scheme for measuring vibration during balancing is as follows.

Vibration sensors are installed on the bearing supports at points 1 and 2. A revolution mark is attached to the rotor, usually with reflective tape. The revolution mark is used by the laser tachometer to determine the rotor speed and phase of the vibration signal.

गतिक बैलेंसिंग कइसे कइल जाला (थ्री-रन मेथड)

In most cases dynamic balancing is carried out by the method of three starts. The method is based on the fact that trial weights of known mass are placed on the rotor in series in plane 1 and 2 and the weights and the location of the balancing weights are calculated based on the results of changes in the vibration parameters.

The plane in which a correction weight is installed is called a करेक्शन प्लेन. Correction planes are located on the rotor itself — typically at the two ends of the rotor body, on the fan or impeller disks, or on dedicated balancing rings. They should be chosen as far apart along the shaft as the design allows, so that a moderate weight produces a sufficient correcting moment. This is not the same as the measuring points, which are on the bearing housings (see Fig. 6).

पहिला स्टार्ट-अप पर शुरुआती कंपन मापल जाला (Balanset सॉफ्टवेयर में ई Run 0 ह)। ओकरा बाद जानल-पहचानल द्रव्यमान के ट्रायल वेट बेयरिंग में से एक के लगे रोटर पर राखल जाला। दुसरका स्टार्ट-अप कइल जाला (Run 1) आ कंपन पैरामीटर मापल जाला, जे टेस्ट वेट इंस्टॉलेशन के कारण बदले के चाहीं। ओकरा बाद पहिला प्लेन में टेस्ट वेट हटावल जाला आ दुसरका प्लेन में इंस्टॉल कइल जाला। तिसरका टेस्ट रन कइल जाला (Run 2) आ कंपन पैरामीटर मापल जाला। टेस्ट वेट हटावल जाला आ सॉफ्टवेयर अपने आप बैलेंस वेट के द्रव्यमान आ इंस्टॉलेशन कोण के गणना करेला।

The calculated correction weights are then installed in their planes and a check run is made — in the Balanset software this is Run T (Trim). The residual vibration is compared with the tolerance. If the result is still above the target, the software reuses the influence coefficients already determined, so no new trial-weight runs are needed — only a small additional trim correction is computed and installed.

The point of installing the test weights is to determine how the system reacts to changes in unbalance. The weights and locations of the test weights are known, so the software can calculate so called influence coefficients, showing how introducing a known unbalance affects the vibration parameters. The influence coefficients are characteristics of the mechanical system itself and depend on the rigidity of the supports and the mass (inertia) of the rotor-support system.

एके किसिम के डिजाइन वाला एके तरह के मशीन खातिर प्रभाव गुणांक लगभग बराबर होला। एकरा कंप्यूटर के मेमोरी में सेव कऽ के, बिना टेस्ट रन कइले, ओही तरह के मशीन के बैलेंसिंग खातिर इस्तेमाल कइल जा सकेला, जेकरा से बैलेंसिंग के उत्पादकता काफी बढ़ जाला। ध्यान राखीं कि टेस्ट वेट के मास एह तरह से चुनल जाए कि टेस्ट वेट लगावे पर वाइब्रेशन के पैरामीटर में साफ बदलाव आवे। नाहीं त प्रभाव गुणांक के गणना में गड़बड़ी बढ़ जाला आ बैलेंसिंग के गुणवत्ता खराब हो जाला।

जइसन Fig. 1 में देखल जा सकेला, केंद्रापसारक बल रेडियल दिशा में यानी रोटर के अक्ष के लंबवत काम करेला। एही से वाइब्रेशन सेंसर एह तरह से लगावल जाए कि ओकर संवेदनशीलता के अक्ष भी रेडियल दिशा में इशारा करे। आमतौर पर फाउंडेशन के कठोरता क्षैतिज दिशा में कम होला, एही से क्षैतिज दिशा में वाइब्रेशन ढेर होला। एही से संवेदनशीलता बढ़ावे खातिर सेंसर एह तरह लगावल जाव कि ओकर संवेदनशीलता के अक्ष भी क्षैतिज दिशा में रहे। हालाँकि एह में कवनो मौलिक अंतर नइखे। रेडियल दिशा के वाइब्रेशन के अलावा, अक्षीय दिशा में यानी रोटर के घूर्णन अक्ष के साथ-साथ होखे वाला वाइब्रेशन के भी निगरानी करे के चाहीं। ई वाइब्रेशन आमतौर पर असंतुलन से ना, बलुक अउरी कारण से होला, जेकरा में मुख्य रूप से कपलिंग से जुड़ल शाफ्ट के मिसअलाइनमेंट शामिल बा।

This vibration cannot be eliminated by balancing, in which case alignment is required. In practice, such machines usually have both rotor unbalance and shaft misalignment, which makes the task of eliminating vibration much more difficult. In such cases, it is necessary to center the machine first and then balance it. (Although with strong torque unbalance, vibration also occurs in the axial direction due to "twisting" of the foundation structure.)

बैलेंसिंग मैकेनिज्म के गुणवत्ता जांचे के मापदंड

The balancing quality of rotors (mechanisms) can be evaluated in two ways. The first method involves comparing the amount of residual unbalance determined during the balancing process with the tolerance for residual unbalance. These tolerances for the different rotor classes are specified in ISO 21940-11 (formerly ISO 1940-1).

How the tolerance is computed (ISO 21940-11). The standard specifies a balance quality grade G, which is the product of the permissible specific unbalance e_{प्रति} and the service angular velocity ω, expressed in mm/s:

• ω = 2π·n / 60 [rad/s], where n is the service speed in rpm;
• e_{प्रति} = G · 1000 / ω [g·mm/kg] (numerically equal to µm of center-of-mass offset) — equivalently e_{प्रति} = 9549 · G / n;
• U_{प्रति} = e_{प्रति} · m [g·mm], where m is the rotor mass in kg.

Worked example. Rotor m = 50 kg, service speed n = 3000 rpm, grade G 6.3 (fans, pumps, standard electric motors): ω = 2π·3000/60 = 314.2 rad/s; e_{प्रति} = 6.3 · 1000 / 314.2 = 20.1 g·mm/kg (cross-check: 9549 · 6.3 / 3000 ≈ 20.1); U_{प्रति} = 20.1 · 50 ≈ 1000 g·mm for the whole rotor.

Splitting the tolerance between two planes. For a rotor whose center of mass lies between the correction planes, the total tolerance is divided in inverse proportion to the distance from the center of mass to each plane; for a symmetrical rotor this is simply half in each plane — about 500 g·mm per plane in the example above. Neither plane should be allocated more than 70% or less than 30% of U_{प्रति}.

Typical grades: G 0.4 — gyroscopes, spindles of precision grinders · G 1 — grinding-machine spindles, precision armatures · G 2.5 — turbines, turbo-generators, machine-tool drives · G 6.3 — general engineering: fans, pump impellers, flywheels, standard electric motors · G 16 — cardan shafts with special requirements, agricultural machinery, crushers · G 40 — car wheels, drive shafts (cardan shafts) · G 100 — crankshaft drives of high-speed diesel engines.

हालाँकि, तय टॉलरेंस के पालन कइल मशीन के परिचालन विश्वसनीयता के पूरा गारंटी ना दे सकेला, जे ओकरा वाइब्रेशन के न्यूनतम स्तर हासिल करे से जुड़ल बा। एकर कारण ई बा कि मशीन के वाइब्रेशन के मात्रा ना खाली ओकर रोटर के अवशिष्ट असंतुलन से जुड़ल बल के मात्रा से तय होला, बलुक अउरी कई पैरामीटर पर भी निर्भर करेला, जेह में शामिल बा: मशीन के संरचनात्मक तत्व के कठोरता k, ओकर मास m, डैंपिंग फैक्टर, आ घूर्णन आवृत्ति। एही से मशीन के डायनामिक गुणवत्ता (जेह में ओकर बैलेंसिंग के गुणवत्ता भी शामिल बा) के आकलन खातिर कई मामिला में मशीन के अवशिष्ट वाइब्रेशन के स्तर के आकलन करे के सलाह दिहल जाला, जेकरा कई मानक (standard) से नियंत्रित कइल जाला।

औद्योगिक मशीन खातिर स्वीकृत कंपन स्तर खातिर सभसे जादे इस्तेमाल होखे वाला स्टैंडर्ड ISO 20816-3 (पहिले ISO 10816-3) ह। ई 120–15,000 rpm पर चले वाला 15 kW से जादे के मशीन के कवर करेला, आ इनका दु आयाम में वर्गीकृत करेला: पावर ग्रुप के हिसाब से (Group 1 — 300 kW से जादे; Group 2 — 15 से 300 kW) आ सपोर्ट किसिम के हिसाब से (रिजिड भा फ्लेक्सिबल)। हर मेल के अपना A/B, B/C आ C/D जोन सीमा mm/s RMS में होला। एह दायरा से बाहर के मशीन खातिर सीरीज के अलग हिस्सा बा (टर्बाइन सेट — ISO 20816-2, हाइड्रॉलिक मशीन, रेसिप्रोकेटिंग मशीन, पंप) भा औद्योगिक फैन खातिर ISO 14694 जइसन प्रोडक्ट स्टैंडर्ड।

For general machines evaluated on non-rotating parts, the classic ISO 10816-1 zones (now part of ISO 20816-1) give the following boundaries of vibration velocity, mm/s RMS:

Zone A corresponds to the vibration of new machines; zone B is acceptable for unrestricted long-term operation; zone C allows only restricted operation; zone D indicates vibration severe enough to cause damage.

मानक आ संदर्भ

• ISO 21940-11:2016 — Mechanical vibration — Rotor balancing — Part 11: Procedures and tolerances for rotors with rigid behaviour. (Replaces ISO 1940-1, which is withdrawn.) G-grades and tolerance calculator →
• ISO 21940-2 — Mechanical vibration — Rotor balancing — Part 2: Vocabulary. (Definitions of static, couple, quasi-static and dynamic unbalance.)
• ISO 20816-1:2016 — Mechanical vibration — Measurement and evaluation of machine vibration — Part 1: General guidelines. (Replaces ISO 10816-1 and ISO 7919-1.) Evaluation zones →
• ISO 20816-3:2022 — Mechanical vibration — Measurement and evaluation of machine vibration — Part 3: Industrial machines with nominal power above 15 kW and nominal speeds between 120 r/min and 15 000 r/min. (Replaces ISO 10816-3:2009.)
• ISO 14694:2003 — Industrial fans — Specifications for balance quality and vibration levels.

FAQ

का बैलेंसिंग से सब वाइब्रेशन खतम हो जाला?

नाहीं। बैलेंसिंग ऊ वाइब्रेशन के खतम करेला जे रोटर के मास के ओकर घूर्णन अक्ष के सापेक्ष असमान वितरण से होला। मिसअलाइनमेंट, बियरिंग में खराबी, एयरोडायनामिक/हाइड्रोडायनामिक बल, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक बल, आ अउरी कारण से होखे वाला वाइब्रेशन खातिर अलग से निदान आ सुधारात्मक कदम के जरूरत पड़ेला।

रेजोनेंस (अनुनाद) के लगे बैलेंसिंग काहे विफल हो सकेला?

रेजोनेंस के लगे, गति में छोट बदलाव से वाइब्रेशन के आयाम (amplitude) में बड़हन बदलाव आ 180° के फेज शिफ्ट हो सकेला। एह्सन हालत में माप के नतीजा अस्थिर हो जाला, आ पारंपरिक बैलेंसिंग प्रक्रिया बिना खास तरीका के सही नतीजा पर ना पहुँच सकेला।

वन-प्लेन बनाम टू-प्लेन बैलेंसिंग कब जरूरी होला?

एक प्लेन is enough for disk-shaped rotors, where the axial length of the rotor is small compared with the diameter — as a rule of thumb L/D < 0.5 — and the service speed is well below the first critical speed. Typical examples: a grinding wheel, a single-disk fan impeller, a pulley, a car wheel. Such a rotor carries almost purely static unbalance.

दू प्लेन are required for elongated rotors (L/D ≥ 0.5), for any rotor with two or more impellers or disks spaced along the shaft, and whenever the vibration phase at the two bearings differs markedly — a sign of a couple component. A rigid rotor never needs more than two planes.

When in doubt, measure both bearings: if a one-plane correction reduces the vibration at one bearing and increases it at the other, the rotor has a couple component and needs two-plane balancing.

बैलेंसिंग से पहिले का करे के चाहीं?

सुनिश्चित करीं कि मशीन ठीक हालत में बा: फाउंडेशन पर भरोसेमंद माउंटिंग, स्वस्थ बियरिंग, कवनो गंभीर ढिलाई ना, आ नॉन-लीनियरिटी के कवनो साफ स्रोत ना। बैलेंसिंग मरम्मत के विकल्प नइखे।