রোটর ভারসাম্য: স্ট্যাটিক এবং গতিশীল অসামঞ্জস্য, অনুরণন এবং ব্যবহারিক পদ্ধতি
এই গাইড ব্যাখ্যা করে রটার ব্যালেন্সিং জন্য রিজিড রোটর: কী “ভারসাম্যহীনতা” (unbalance) মানে কী, static এবং dynamic unbalance কীভাবে ভিন্ন, কেন resonance এবং non-linearity একটি মানসম্পন্ন ফলাফল রোধ করতে পারে, এবং সাধারণত এক বা দুটি correction plane-এ ব্যালান্সিং কীভাবে সম্পন্ন করা হয়।
সূচিপত্র
- রোটর কী এবং ভারসাম্য কী সংশোধন করে?
- রোটরের প্রকার এবং অসামঞ্জস্যের প্রকার
- যন্ত্রপাতির কম্পন: ভারসাম্য কী করতে পারে এবং কী পারে না
- অনুরণন: ভারসাম্যকে প্রতিরোধকারী একটি কারণ
- রৈখিক বনাম অ-রৈখিক মডেল: যখন গণনা কাজ করা বন্ধ করে
- ব্যালান্সিং ডিভাইস এবং ব্যালান্সিং মেশিন
- কঠোর রোটরের ভারসাম্য (ব্যবহারিক নোট)
- গতিশীল ভারসাম্য কীভাবে সম্পাদিত হয় (তিন-রান পদ্ধতি)
- ভারসাম্য গুণমান মূল্যায়নের মানদণ্ড
- মান এবং উল্লেখ
- প্রশ্নোত্তর
রোটর কী এবং ভারসাম্য কী সংশোধন করে?
রটার হলো এমন একটি দেহ, যা একটি নির্দিষ্ট অক্ষের চারদিকে ঘোরে এবং সাপোর্টে তার বেয়ারিং পৃষ্ঠগুলোর মাধ্যমে ধারণ করা হয়। রটারের বেয়ারিং পৃষ্ঠগুলো রোলিং বা স্লাইডিং বেয়ারিংয়ের মাধ্যমে সাপোর্টে লোড প্রেরণ করে। বেয়ারিং পৃষ্ঠ বলতে ট্রানিয়নের পৃষ্ঠ বা সেগুলোর বিকল্প পৃষ্ঠকে বোঝায়।
সম্পূর্ণভাবে ভারসাম্যপূর্ণ রোটরে, এর ভর ঘূর্ণন অক্ষের চারপাশে প্রতিসমভাবে বিতরণ করা হয়, অর্থাৎ রোটরের যেকোনো উপাদানকে ঘূর্ণন অক্ষের চারপাশে প্রতিসমভাবে অবস্থিত অন্য একটি উপাদানের সাথে মিলিত করা যেতে পারে। ভারসাম্যপূর্ণ রোটরে, রোটরের যেকোনো উপাদানের উপর কাজ করা কেন্দ্রবহিষ্মুখী শক্তি প্রতিসম উপাদানের উপর কাজ করা কেন্দ্রবহিষ্মুখী শক্তি দ্বারা ভারসাম্যপূর্ণ। উদাহরণস্বরূপ, F1 এবং F2 কেন্দ্রবহিষ্মুখী শক্তি, যা পরিমাণে সমান এবং দিকে বিপরীত, (চিত্র 1-এ সবুজ রঙে চিহ্নিত) উপাদান 1 এবং 2-এর উপর কাজ করে। এটি সমস্ত প্রতিসম রোটর উপাদানের জন্য সত্য, এবং সেই কারণেই রোটরের উপর কাজ করা মোট কেন্দ্রবহিষ্মুখী শক্তি 0 এবং রোটর ভারসাম্যপূর্ণ।
But if symmetry of rotor is broken (asymmetrical element is marked by red color on fig.1), then unbalanced centrifugal force F3 acts on rotor.When rotating, this force changes direction with rotation of the rotor. The dynamic load resulting from this force is transmitted to the bearings, resulting in accelerated wear and tear.
উপরন্তু, এই পরিবর্তনশীল-দিকের বলের প্রভাবে সাপোর্ট এবং ফাউন্ডেশনের একটি চক্রাকার বিকৃতি ঘটে, যার উপর রোটর স্থির থাকে, অর্থাৎ কম্পন হয়। রোটর ভারসাম্যহীনতা এবং সহগামী কম্পন দূর করার জন্য, রোটরে প্রতিসাম্য পুনরুদ্ধার করতে ব্যালেন্সিং ভর ইনস্টল করতে হবে।
রোটর ব্যালান্সিং হলো ব্যালান্সিং ভর যোগ করে আনব্যালেন্স সংশোধন করার একটি প্রক্রিয়া। অন্য কথায়, ব্যালান্সিংয়ের লক্ষ্য হলো রোটরের প্রধান কেন্দ্রীয় জড়তা অক্ষকে যতটা সম্ভব তার ঘূর্ণন অক্ষের কাছাকাছি নিয়ে আসা, যাতে অবশিষ্ট আনব্যালেন্স নির্দিষ্ট সীমার মধ্যে থাকে।
ব্যালান্সিংয়ের কাজ হলো এক বা একাধিক ব্যালান্সিং ভরের মান এবং অবস্থান (কোণ) নির্ধারণ করা।
রোটরের প্রকার এবং অসামঞ্জস্যের প্রকার
Taking into account strength of rotor material and magnitude of centrifugal forces acting on it, rotors can be divided into two kinds – rigid rotors and flexible ones.
কাজের অবস্থায় কেন্দ্রাতিগ বলের প্রভাবে রিজিড রটার খুব সামান্য বিকৃত হয় এবং গণনায় এই বিকৃতির প্রভাব উপেক্ষা করা যায়।
নমনীয় রোটরের বিকৃতি আর উপেক্ষা করা যায় না। নমনীয় রোটরের বিকৃতি ব্যালেন্সিং সমস্যার সমাধানকে জটিল করে তোলে এবং দৃঢ় রোটর ব্যালেন্সিং সমস্যার তুলনায় অন্যান্য গাণিতিক মডেল প্রয়োগের প্রয়োজন হয়। লক্ষণীয় যে একই রোটর কম গতিতে দৃঢ় হিসেবে আচরণ করতে পারে, এবং উচ্চ গতিতে - নমনীয় হিসেবে। ব্যবহারিক মানদণ্ড হলো রোটরের প্রথম ক্রিটিক্যাল (বেন্ডিং) গতির সাপেক্ষে সার্ভিস গতি: একটি রোটরকে দৃঢ় হিসেবে বিবেচনা করা হয় — ISO 21940-11 একে “rigid behaviour” (দৃঢ় আচরণ) সহ রোটর বলে উল্লেখ করে — যখন এটি সেই গতির অনেক নিচে চলে, ব্যবহারিকভাবে প্রথম ক্রিটিক্যাল গতির প্রায় 50–70%-এর নিচে। এর উপরে, রোটর একটি মোড শেপে বাঁকে যা গতির সাথে পরিবর্তিত হয়: এটি নমনীয় এবং একে মোডাল বা মাল্টি-প্লেন পদ্ধতিতে ব্যালেন্স করতে হবে (ISO 21940-12)। নিম্নলিখিত অংশে, আমরা শুধুমাত্র দৃঢ় রোটরের ব্যালেন্সিং বিবেচনা করব।
রোটর বরাবর unbalanced ভর কীভাবে বিতরণ করা হয়েছে তার ওপর নির্ভর করে, ISO 21940-2 unbalance-এর বিভিন্ন অবস্থা আলাদা করে:
- স্থির অভারসাম্য — প্রধান জড়তা অক্ষ শ্যাফট অক্ষের সমান্তরালে সরে যায়; এটি ঘূর্ণন ছাড়াই সনাক্ত করা যায়, কারণ রোটরটি মহাকর্ষের প্রভাবে ঘুরতে থাকে যতক্ষণ না এর ভারী স্থানটি নিচে থাকে। একটি প্লেনে একটি একক সংশোধন ভর এটি অপসারণ করে;
- দম্পতি (মোমেন্ট) ভারসাম্যহীনতা — প্রধান জড়তা অক্ষ ভরকেন্দ্রে শ্যাফট অক্ষকে ছেদ করে; দুটি সমান আনব্যালেন্স ভিন্ন প্লেনে এবং 180° দূরত্বে অবস্থিত। এটি শুধুমাত্র ঘূর্ণনের সময় দেখা দেয় এবং দুই প্লেনে দুটি সংশোধন ভর প্রয়োজন;
- গতিশীল ভারসাম্যহীনতা — সাধারণ, বাস্তব-জগতের ক্ষেত্র: স্ট্যাটিক এবং কাপল আনব্যালেন্সের সংমিশ্রণ। প্রধান জড়তা অক্ষ শ্যাফট অক্ষের সাথে সমান্তরালও নয়, ছেদও করে না। একটি দৃঢ় রোটরের জন্য দুটি সংশোধন প্লেন প্রয়োজনীয় এবং যথেষ্ট।
পুরনো শব্দ “moment unbalance” হলো couple unbalance-এর সমার্থক; এটিকে dynamic unbalance-এর সাথে গুলিয়ে ফেলা উচিত নয়, যা স্ট্যাটিক এবং কাপল উপাদানের যোগফল। স্ট্যাটিক আনব্যালেন্স সহ একটি রোটরের উদাহরণ চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে।
Couple unbalance শুধুমাত্র রোটর ঘোরার সময় দেখা যায়।
couple unbalance-সহ একটি রোটরের উদাহরণ Fig. 3-এ দেখানো হয়েছে।
এই ক্ষেত্রে, অসম্তুলিত সমান ভর M1 এবং M2 বিভিন্ন তলে অবস্থিত - রোটরের দৈর্ঘ্য বরাবর বিভিন্ন স্থানে। স্ট্যাটিক অবস্থানে, অর্থাৎ যখন রোটর ঘোরে না, তখন শুধুমাত্র মাধ্যাকর্ষণ রোটরের উপর কাজ করে এবং ভরগুলি একে অপরকে ভারসাম্য দেয়। ডাইনামিক অবস্থায়, যখন রোটর ঘোরে, তখন কেন্দ্রবিমুখী বল Fc1 এবং Fc2 ভর M1 এবং M2-এর উপর কাজ করতে শুরু করে। এই বলগুলি মাত্রায় সমান এবং দিকে বিপরীত। তবে, যেহেতু এগুলি শ্যাফটের দৈর্ঘ্য বরাবর বিভিন্ন স্থানে প্রয়োগ করা হয় এবং একই রেখায় থাকে না, তাই এই বলগুলি একে অপরকে পূরণ করে না। বল Fc1 এবং Fc2 রোটরের উপর প্রযুক্ত একটি মোমেন্ট তৈরি করে — এই কারণেই কাপল ভারসাম্যহীনতাকে মোমেন্ট ভারসাম্যহীনতাও বলা হয়। ফলস্বরূপ, অপূরণকৃত কেন্দ্রবিমুখী বল বিয়ারিং অবস্থানে কাজ করে, যা গণনাকৃত মানের তুলনায় অনেক বেশি হতে পারে এবং বিয়ারিংয়ের সার্ভিস লাইফ কমিয়ে দিতে পারে।
যেহেতু এই ধরনের ভারসাম্যহীনতা শুধুমাত্র রোটরের ঘূর্ণনের সময় প্রকাশ পায়, তাই এটি "নাইফ-এ" ব্যালেন্সিং বা অনুরূপ পদ্ধতি দিয়ে স্ট্যাটিক অবস্থায় সংশোধন করা যায় না। কাপল ভারসাম্যহীনতা দূর করার জন্য, দুটি ক্ষতিপূরণকারী ওজন ইনস্টল করতে হবে, যা M1 এবং M2 ভর থেকে উদ্ভূত মোমেন্টের সমান মাত্রার এবং বিপরীত দিকের একটি মোমেন্ট তৈরি করে। ক্ষতিপূরণকারী ভরকে M1 এবং M2 ভরের বিপরীতে এবং সমান মাত্রায় স্থাপন করতে হবে এমন নয়। মূল বিষয় হলো এগুলি এমন একটি মোমেন্ট তৈরি করে যা ভারসাম্যহীনতা মোমেন্টকে সম্পূর্ণভাবে ক্ষতিপূরণ দেয়।
সাধারণভাবে, ভর M1 এবং M2 একে অপরের সমান নাও হতে পারে, তাই স্ট্যাটিক এবং কাপল ভারসাম্যহীনতার একটি সংমিশ্রণ থাকবে — এই সাধারণ ক্ষেত্রকেই ISO 21940-2 ডাইনামিক ভারসাম্যহীনতা বলে অভিহিত করে। তাত্ত্বিকভাবে প্রমাণিত যে একটি দৃঢ় রোটরের ক্ষেত্রে, রোটরের দৈর্ঘ্য বরাবর ব্যবধানে স্থাপিত দুটি ওজন এর ভারসাম্যহীনতা দূর করার জন্য প্রয়োজনীয় এবং যথেষ্ট। এই ওজনগুলি কাপল ভারসাম্যহীনতার ফলে সৃষ্ট মোমেন্ট এবং রোটর অক্ষের সাপেক্ষে ভরের অসামঞ্জস্যতার (স্ট্যাটিক ভারসাম্যহীনতা) ফলে সৃষ্ট কেন্দ্রবিমুখী বল উভয়কেই পূরণ করবে। সাধারণত, কাপল ভারসাম্যহীনতা দীর্ঘ রোটর যেমন শ্যাফটের বৈশিষ্ট্য, এবং স্ট্যাটিক ভারসাম্যহীনতা সংকীর্ণ রোটরের বৈশিষ্ট্য। তবে, যদি সংকীর্ণ রোটরটি অক্ষের সাপেক্ষে বাঁকা হয়, বা বিকৃত হয় ("figure eight"/আট-আকৃতি), তাহলে কাপল ভারসাম্যহীনতা দূর করা কঠিন হবে (চিত্র ৪ দেখুন), কারণ এক্ষেত্রে প্রয়োজনীয় ক্ষতিপূরণকারী মোমেন্ট তৈরি করে এমন সংশোধনকারী ওজন স্থাপন করা কঠিন।
F1 এবং F2 বল একই সরলরেখায় অবস্থান করে না এবং একে অপরকে ক্ষতিপূরণও করে না।
যেহেতু সংকীর্ণ রোটরের কারণে ক্ষতিপূরণকারী মোমেন্ট তৈরি করার জন্য উপলব্ধ বাহু ছোট, তাই বড় সংশোধন ওজনের প্রয়োজন হতে পারে। তবে, এটি সংশোধন ওজন থেকে কেন্দ্রবিমুখী বল দ্বারা সংকীর্ণ রোটরের বিকৃতির কারণে একটি "প্ররোচিত ভারসাম্যহীনতা"ও তৈরি করে। (দেখুন, উদাহরণস্বরূপ, দৃঢ় রোটর ব্যালান্সিংয়ের জন্য পদ্ধতিগত নির্দেশনা GOST 22061-76 অনুযায়ী — আধুনিক আন্তর্জাতিক সমতুল্য হলো ISO 21940-11, পূর্বে ISO 1940-1 — সেকশন 10, "Rotor–supports system")।
এটি সরু ফ্যান ইমপেলারে লক্ষণীয়, যেখানে mass unbalance-এর পাশাপাশি, একটি অ্যারোডাইনামিক ভারসাম্যহীনতা (aerodynamic unbalance) এটিও উপস্থিত: অসম ব্লেড জ্যামিতি অসম ব্লেড লোডিং এবং তাই একটি নেট রেডিয়াল বল তৈরি করে। সংশোধন ওজনের কেন্দ্রবিমুখী বলের মতো, এই বলও গতির বর্গের সাথে স্কেল করে, কিন্তু এটি অপারেটিং পয়েন্টের উপরও নির্ভর করে — বায়ুর ঘনত্ব, ড্যাম্পার অবস্থান, ডাক্ট রেজিস্ট্যান্স — তাই একটি ডিউটি পয়েন্টে ব্যালেন্স করা সংশোধন ওজন অন্য পয়েন্টে সর্বোত্তম থাকবে না। তাই এরোডাইনামিক কম্পোনেন্ট ভর যোগ করে নয়, বরং ব্লেড জ্যামিতি পুনরুদ্ধার করে সংশোধন করতে হবে।
বৈদ্যুতিক চৌম্বক বল একটি ইলেকট্রিক মেশিনে (উৎকেন্দ্রিক এয়ার গ্যাপ থেকে অসম্তুলিত ম্যাগনেটিক পুল, ভাঙা বার, শর্ট-সার্কিটেড ল্যামিনেশন) আবার ভিন্নভাবে আচরণ করে: এগুলি এয়ার-গ্যাপ ফ্লাক্স দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, ঘূর্ণন গতি দ্বারা নয়, এবং এগুলি মূলত 1×-এ নয় বরং লাইন ফ্রিকোয়েন্সির দ্বিগুণে এবং পোল-পাস সাইডব্যান্ডে মেশিনকে উত্তেজিত করে। যেহেতু এগুলি ঘূর্ণন ফ্রিকোয়েন্সি ছাড়া অন্য ফ্রিকোয়েন্সিতে কাজ করে, ব্যালেন্সিং এগুলি একেবারেই ক্ষতিপূরণ দিতে পারে না। সংক্ষেপে, ব্যালেন্সিং শুধুমাত্র 1× ভর-সম্পর্কিত উত্তেজনা দূর করে — এটি মেশিনের কম্পনের প্রতিটি উৎস দূর করতে পারে না।
যন্ত্রপাতির কম্পন
কম্পন হলো একটি চক্রাকার উদ্দীপক বলের প্রভাবে যান্ত্রিক ব্যবস্থার কাঠামোগত প্রতিক্রিয়া। এই বল বিভিন্ন প্রকৃতির হতে পারে।
The centrifugal force resulting from the unbalanced rotor is an uncompensated force acting on the “heavy point”. It is this force and the vibration caused by it that can be eliminated by balancing the rotor.
Interaction forces of a “geometrical” nature arising from manufacturing and assembly errors of the mating parts. These forces can, for example, arise as a result of non-roundness of shaft necks, errors in the profiles of teeth in gears, waviness of bearing raceways, misalignment of mating shafts, etc. In the case of non-circularity of the journals the shaft axis will be displaced depending on the angle of rotation of the shaft. Although this vibration also occurs at rotor speed, it is almost impossible to eliminate it by balancing.
ফ্যান এবং অন্যান্য ভেন-ধরনের যন্ত্রের ইম্পেলার ঘূর্ণন থেকে সৃষ্ট বায়ুগতীয় বল। হাইড্রোলিক পাম্প, টারবাইন ইত্যাদির ইম্পেলার ঘূর্ণন থেকে সৃষ্ট জলগতীয় বল।
বৈদ্যুতিক যন্ত্রের কাজের ফলে সৃষ্ট তড়িৎচৌম্বকীয় বল, যেমন অসমমিত রটার উইন্ডিং, শর্ট-সার্কিটেড উইন্ডিং ইত্যাদি।
কম্পনের মাত্রা (যেমন এর বিস্তার Av) শুধুমাত্র কৌণিক ফ্রিকোয়েন্সি ω সহ যন্ত্রের উপর ক্রিয়াশীল উত্তেজক বল Fv-এর উপর নির্ভর করে না, বরং যন্ত্রের দৃঢ়তা k, এর ভর m, এবং ড্যাম্পিং কোয়েফিসিয়েন্ট C-এর উপরও নির্ভর করে, যেমনটি নিচের সূত্র (1) দেখায়।
কম্পন পরিমাপ এবং যান্ত্রিক ব্যবস্থাকে ব্যালান্স করতে বিভিন্ন ধরনের সেন্সর ব্যবহার করা যায়, যেমন:
- কম্পন ত্বরণ (accelerometers) এবং কম্পন বেগ পরিমাপের জন্য নকশাকৃত অ্যাবসোলিউট কম্পন সেন্সর;
- আপেক্ষিক কম্পনের সেন্সর - এডি-কারেন্ট বা ক্যাপাসিটিভ, কম্পন স্থানচ্যুতি পরিমাপের জন্য ডিজাইন করা;
- কিছু ক্ষেত্রে (যখন যন্ত্রপাতির ডিজাইন এটি অনুমতি দেয়), শক্তি সেন্সর এর কম্পন লোড মূল্যায়নের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে; বিশেষত, তারা কঠোর-সহায়ক ভারসাম্যকরণ যন্ত্র সহায়কগুলির কম্পন লোড পরিমাপের জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
অতএব, কম্পন হলো বাহ্যিক বলের প্রভাবে একটি যন্ত্রের প্রতিক্রিয়া। কম্পনের মান কেবল যন্ত্রের উপর ক্রিয়াশীল বলের মানের উপর নয়, যন্ত্রের কাঠামোগত দৃঢ়তার উপরও নির্ভর করে। একই বল ভিন্ন ভিন্ন কম্পন সৃষ্টি করতে পারে। হার্ড-বেয়ারিং মেশিনে কম্পন ছোট হলেও বেয়ারিংগুলো উল্লেখযোগ্য ডায়নামিক লোডের শিকার হতে পারে। এ কারণেই হার্ড-বেয়ারিং মেশিন ব্যালান্স করার সময় কম্পন সেন্সর (ভাইব্রেশন অ্যাক্সিলেরোমিটার) নয়, ফোর্স সেন্সর ব্যবহার করা হয়।
তুলনামূলকভাবে নমনীয় সাপোর্টযুক্ত যন্ত্রে কম্পন সেন্সর ব্যবহার করা হয়, যেখানে ভারসাম্যহীন কেন্দ্রাতিগ বলের প্রভাবে সাপোর্টে দৃশ্যমান বিকৃতি এবং কম্পন সৃষ্টি হয়। রিজিড সাপোর্টের ক্ষেত্রে ফোর্স সেন্সর ব্যবহার করা হয়, যেখানে ভারসাম্যহীনতার কারণে বড় বল সৃষ্টি হলেও উল্লেখযোগ্য কম্পন হয় না।
রেজোন্যান্স ব্যালান্সিংয়ে বাধা সৃষ্টিকারী একটি কারণ
আগেই আমরা উল্লেখ করেছি যে রটারকে রিজিড ও ফ্লেক্সিবল দুই ভাগে ভাগ করা হয়। রটারের দৃঢ়তা বা নমনীয়তাকে রটার যে সাপোর্ট (ফাউন্ডেশন)-এ স্থাপিত, তার দৃঢ়তা বা চলনশীলতার সঙ্গে গুলিয়ে ফেলা উচিত নয়। কেন্দ্রাতিগ বলের প্রভাবে রটারের বিকৃতি (বাঁকনো) উপেক্ষা করা গেলে তাকে রিজিড রটার ধরা হয়। ফ্লেক্সিবল রটারের বিকৃতি তুলনামূলকভাবে বড় এবং তা উপেক্ষা করা যায় না।
এই প্রবন্ধে আমরা কেবল রিজিড রটারের ব্যালান্সিং বিবেচনা করছি। একটি রিজিড (অবিকৃতিযোগ্য) রটার আবার রিজিড বা চলনশীল (নমনীয়) সাপোর্টে স্থাপন করা যেতে পারে। স্পষ্টতই, সাপোর্টের এই দৃঢ়তা/সাসপেন্ডেবিলিটি আপেক্ষিক বিষয়, যা রটারের গতি এবং উৎপন্ন কেন্দ্রাতিগ বলের মানের উপর নির্ভর করে। শর্তসাপেক্ষ সীমানা হলো রটার সাপোর্টের প্রাকৃতিক কম্পনের ফ্রিকোয়েন্সি।
যান্ত্রিক সিস্টেমের ক্ষেত্রে, ন্যাচারাল ভাইব্রেশনের আকৃতি এবং ফ্রিকোয়েন্সি যান্ত্রিক সিস্টেমের উপাদানগুলির ভর এবং ইলাস্টিসিটি দ্বারা নির্ধারিত হয়। অর্থাৎ, ন্যাচারাল ভাইব্রেশনের ফ্রিকোয়েন্সি যান্ত্রিক সিস্টেমের একটি অভ্যন্তরীণ বৈশিষ্ট্য এবং বাহ্যিক বলের উপর নির্ভর করে না। ভারসাম্যের অবস্থা থেকে বিচ্যুত হলে, ইলাস্টিসিটির কারণে সাপোর্টগুলি ভারসাম্যের অবস্থানে ফিরে যাওয়ার প্রবণতা রাখে। কিন্তু ভারী রোটরের জড়তার কারণে, এই প্রক্রিয়াটি ড্যাম্পড অসিলেশনের প্রকৃতির হয়। এই কম্পনগুলি রোটর-সাপোর্ট সিস্টেমের ন্যাচারাল ভাইব্রেশন। এদের ফ্রিকোয়েন্সি রোটরের ভরের সাথে সাপোর্টের ইলাস্টিসিটির অনুপাতের উপর নির্ভর করে, যেমনটি নিচের সূত্র (2) দেখায়।
রটার ঘুরতে শুরু করলে এবং তার ঘূর্ণন ফ্রিকোয়েন্সি প্রাকৃতিক কম্পনের ফ্রিকোয়েন্সির কাছে পৌঁছালে কম্পনের অ্যামপ্লিটিউড তীব্রভাবে বেড়ে যায়, যা কাঠামো ধ্বংসের কারণও হতে পারে।
যান্ত্রিক অনুরণনের ঘটনা ঘটে। অনুরণনের কাছাকাছি প্রতিক্রিয়া কোয়ালিটি ফ্যাক্টর Q = 1/(2ζ) দ্বারা বিবর্ধিত হয়, যা মেশিন কাঠামোর জন্য সাধারণত 3–17, এবং পিক সংকীর্ণ হতে পারে: কয়েক শতাংশের গতি পরিবর্তন কম্পনের মাত্রা কয়েকগুণ পরিবর্তন করতে পারে। অনুরণন জুড়ে ফেজ ল্যাগ 180° দোলায়, পিকে 90° অতিক্রম করে।
যদি মেকানিজমের নকশা অসফল হয় এবং রোটরের অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি ন্যাচারাল ভাইব্রেশনের ফ্রিকোয়েন্সির কাছাকাছি হয়, তাহলে অগ্রহণযোগ্যভাবে উচ্চ কম্পনের কারণে মেকানিজমের অপারেশন অসম্ভব হয়ে ওঠে। সাধারণ পদ্ধতিতে ব্যালেন্সিং তখন অসম্ভব, কারণ গতিতে সামান্য পরিবর্তনও কম্পন প্যারামিটারকে নাটকীয়ভাবে পরিবর্তন করে দেয়। অনুরণনের ক্ষেত্রে ব্যালেন্সিংয়ের জন্য, এই নিবন্ধে বিবেচনা করা হয়নি এমন বিশেষ পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়।
রটার ফ্রি-রান অবস্থায় (রটার ঘূর্ণন বন্ধ করার সময়) অথবা আঘাত পদ্ধতির মাধ্যমে, পরে আঘাতে সিস্টেমের প্রতিক্রিয়ার স্পেকট্রাল বিশ্লেষণ করে, যন্ত্রের প্রাকৃতিক কম্পনের ফ্রিকোয়েন্সি নির্ধারণ করা যায়।
যেসব মেকানিজমের ঘূর্ণনের ওয়ার্কিং ফ্রিকোয়েন্সি অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সির উপরে, অর্থাৎ সুপারক্রিটিক্যাল (পোস্ট-রেজোন্যান্ট) রেজিমে কাজ করে, তাদের জন্য সাপোর্টগুলিকে চলমান হিসেবে বিবেচনা করা হয় এবং পরিমাপের জন্য কম্পন সেন্সর ব্যবহার করা হয়, প্রধানত ভাইব্রেশন অ্যাক্সিলেরোমিটার, যা কাঠামোগত উপাদানের ত্বরণ পরিমাপ করে। প্রি-রেজোন্যান্স মোডে চলমান মেকানিজমের জন্য, সাপোর্টগুলিকে দৃঢ় হিসেবে বিবেচনা করা হয়। এক্ষেত্রে, ফোর্স সেন্সর ব্যবহার করা হয়।
যান্ত্রিক সিস্টেমের লিনিয়ার ও ননলিনিয়ার মডেল। ননলিনিয়ারিটি ব্যালান্সিংয়ে বাধা সৃষ্টিকারী একটি কারণ
রিজিড রটার ব্যালান্স করার সময় গাণিতিক হিসাবের জন্য লিনিয়ার মডেল ব্যবহার করা হয়। লিনিয়ার মডেল বলতে বোঝায়, এক রাশি অন্য রাশির সঙ্গে সমানুপাতিকভাবে পরিবর্তিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, রটারে অক্ষতিপূরণিত ভর দ্বিগুণ হলে কম্পনের মানও দ্বিগুণ হবে। রিজিড রটার বিকৃত হয় না, তাই এদের জন্য লিনিয়ার মডেল ব্যবহার করা যায়।
ফ্লেক্সিবল রটারের ক্ষেত্রে আর লিনিয়ার মডেল ব্যবহার করা যায় না। কারণ ফ্লেক্সিবল রটারে ঘূর্ণনের সময় ভারী বিন্দুর ভর বাড়লে অতিরিক্ত বিকৃতি ঘটে, এবং ভরের পাশাপাশি ভারী বিন্দুর অবস্থান-ব্যাসার্ধও বাড়ে। ফলে ফ্লেক্সিবল রটারে কম্পন দুই গুণেরও বেশি বৃদ্ধি পায় এবং প্রচলিত গণনাপদ্ধতি কার্যকর থাকে না।
নন-লিনিয়ারিটির আরেকটি উৎস হলো বড় বিচ্যুতিতে সাপোর্ট স্টিফনেসের পরিবর্তন: ছোট বিচ্যুতিতে কাঠামোগত উপাদানের একটি সেট লোড বহন করে, বড় বিচ্যুতিতে অন্যগুলি কার্যকর হয়। এই কারণেই এমন মেকানিজম ব্যালেন্স করা যায় না যা ফাউন্ডেশনে স্থির নেই, বরং, উদাহরণস্বরূপ, শুধু মেঝেতে রাখা আছে। উল্লেখযোগ্য কম্পনের সাথে, ভারসাম্যহীনতার বল মেকানিজমকে মেঝে থেকে টেনে তুলতে পারে, ফলে সিস্টেমের স্টিফনেস বৈশিষ্ট্য উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়। মোটরের পা সুরক্ষিতভাবে আটকানো থাকতে হবে, বোল্ট মাউন্ট শক্ত করে বাঁধা থাকতে হবে, ওয়াশারের পুরুত্ব পর্যাপ্ত মাউন্টিং দৃঢ়তা প্রদান করতে হবে, ইত্যাদি। যদি বিয়ারিং ভাঙা থাকে, তাহলে উল্লেখযোগ্য শ্যাফট মিসঅ্যালাইনমেন্ট এবং শক সম্ভব, যা লিনিয়ারিটিকেও খারাপ করবে এবং মানসম্পন্ন ব্যালেন্স করতে অক্ষম করে তুলবে।
ব্যালান্সিং ডিভাইস এবং ব্যালান্সিং মেশিন
মনে রাখবেন যে ব্যালান্সিং হলো main central axis of inertia-কে রোটরের ঘূর্ণন অক্ষের সাথে সারিবদ্ধ করার প্রক্রিয়া।
এই প্রক্রিয়া দুটি পদ্ধতিতে সম্পন্ন করা যায়।
প্রথম পদ্ধতিতে রোটর ট্রুনিয়নগুলিকে এমনভাবে মেশিনিং করা হয় যাতে ট্রুনিয়নগুলির কেন্দ্র দিয়ে যাওয়া অক্ষটি রোটরের প্রধান কেন্দ্রীয় জড়তা অক্ষের সাথে মিলে যায়। এই ধরনের কৌশল বাস্তবে খুব কমই ব্যবহৃত হয় এবং এই নিবন্ধে বিস্তারিতভাবে আলোচনা করা হবে না।
দ্বিতীয় (এবং সবচেয়ে প্রচলিত) পদ্ধতিতে রটারের উপর সংশোধনী ওজন সরানো, স্থাপন বা অপসারণ করা হয়, যাতে রটারের জড় অক্ষ তার ঘূর্ণন অক্ষের যতটা সম্ভব কাছে আসে।
ব্যালান্সিংয়ের সময় সংশোধনী ওজন সরানো, যোগ করা বা অপসারণ বিভিন্ন প্রযুক্তিগত অপারেশনের মাধ্যমে করা যেতে পারে, যেমন: ড্রিলিং, মিলিং, সারফেসিং, ওয়েল্ডিং, স্ক্রু লাগানো বা খোলা, লেজার বা ইলেকট্রন বিম দ্বারা বার্নিং, ইলেক্ট্রোলাইসিস, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সারফেসিং ইত্যাদি।
ব্যালান্সিং প্রক্রিয়া দুটি উপায়ে সম্পন্ন করা যায়:
- ফিল্ড ব্যালান্সিং (in situ) — অ্যাসেম্বল করা রোটর তার নিজস্ব বিয়ারিং-এ, নিজস্ব ফাউন্ডেশনে, নিজস্ব অপারেটিং গতিতে, একটি পোর্টেবল ব্যালান্সিং কিট ব্যবহার করে ব্যালান্স করা হয়;
- শপ ভারসাম্যপূর্ণতা — রোটরটি খুলে ফেলা হয় এবং একটি নিবেদিত ব্যালান্সিং মেশিনে ব্যালান্স করা হয়।
নিজস্ব বিয়ারিং-এ রোটর ব্যালেন্সিংয়ের জন্য, সাধারণত বিশেষায়িত ব্যালেন্সিং ডিভাইস (কিট) ব্যবহার করা হয়, যা ব্যালেন্স করা রোটরের ঘূর্ণন ফ্রিকোয়েন্সিতে কম্পন ভেক্টর আকারে পরিমাপ করতে দেয়, অর্থাৎ কম্পনের অ্যামপ্লিটিউড এবং ফেজ উভয়ই পরিমাপ করতে দেয়। বর্তমানে, উপরের ডিভাইসগুলি মাইক্রোপ্রসেসর প্রযুক্তির ভিত্তিতে তৈরি করা হয় এবং (কম্পন পরিমাপ ও বিশ্লেষণ ছাড়াও) সংশোধনকারী ওজনের প্যারামিটারের স্বয়ংক্রিয় গণনা প্রদান করে, যা রোটরে তার ভারসাম্যহীনতা পূরণ করার জন্য ইনস্টল করা উচিত।
এই ডিভাইসগুলোর মধ্যে রয়েছে:
- কম্পিউটার বা শিল্প কন্ট্রোলারের ভিত্তিতে তৈরি একটি মেজারিং ও কম্পিউটিং ইউনিট;
- দুটি (বা আরও বেশি) কম্পন সেন্সর;
- একটি ফেজ কোণ সেন্সর;
- সাইটে সেন্সর স্থাপনের জন্য আনুষঙ্গিক উপকরণ;
- বিশেষায়িত সফটওয়্যার, যা এক, দুই বা একাধিক সংশোধন সমতলে রটারের কম্পন পরামিতি পরিমাপের পূর্ণ চক্র সম্পন্ন করার জন্য নকশাকৃত।
বর্তমানে দুই ধরনের ব্যালান্সিং মেশিন সবচেয়ে বেশি প্রচলিত:
- সফট-বিয়ারিং মেশিন (নমনীয় সাপোর্টসহ);
- হার্ড-বিয়ারিং মেশিন (দৃঢ় সাপোর্ট সহ)।
সফট-বিয়ারিং (অনুরণনের উপরে) মেশিন তুলনামূলকভাবে নমনীয় সাপোর্ট থাকে, উদাহরণস্বরূপ, ফ্ল্যাট স্প্রিং-এর ভিত্তিতে। এই সাপোর্টগুলির ন্যাচারাল ভাইব্রেশনের ফ্রিকোয়েন্সি সাধারণত এদের উপর মাউন্ট করা ব্যালেন্স করা রোটরের ঘূর্ণন ফ্রিকোয়েন্সির চেয়ে 2-3 গুণ কম, তাই মেশিনটি অনুরণনের উপরে চলে। এই অনুরণন-উপরস্থ মেশিনগুলির সাপোর্টের গতি পরিমাপ করতে সাধারণত কম্পন সেন্সর (অ্যাক্সিলেরোমিটার, কম্পন বেগ সেন্সর, ইত্যাদি) ব্যবহার করা হয়।
হার্ড-বিয়ারিং (অনুরণনের পূর্বে) মেশিন তুলনামূলকভাবে দৃঢ় সাপোর্ট ব্যবহার করুন, যাদের কম্পনের স্বাভাবিক ফ্রিকোয়েন্সি ব্যালান্স করা রোটরের ঘূর্ণন ফ্রিকোয়েন্সির চেয়ে 2-3 গুণ বেশি হওয়া উচিত, যাতে মেশিনটি রেজোন্যান্সের নিচে চলে। প্রি-রেজোন্যান্স মেশিনের সাপোর্টের ডাইনামিক লোড পরিমাপ করতে সাধারণত ফোর্স ট্রান্সডিউসার ব্যবহার করা হয়।
প্রি-রেজোন্যান্স (হার্ড-বিয়ারিং) ব্যালান্সিং মেশিনের সুবিধা হলো এতে তুলনামূলকভাবে কম রোটর গতিতে (400 - 500 rpm পর্যন্ত) ব্যালান্সিং করা যায়, যা মেশিন এবং এর ফাউন্ডেশনের নকশাকে অনেক সহজ করে তোলে এবং ব্যালান্সিংয়ের উৎপাদনশীলতা ও নিরাপত্তা বৃদ্ধি করে।
রিজিড রটার ব্যালান্সিং
গুরুত্বপূর্ণ!
- ব্যালান্সিং কেবল রটারের ঘূর্ণন অক্ষের সাপেক্ষে ভরের অসমমিত বণ্টনজনিত কম্পন দূর করে। অন্য ধরনের কম্পন ব্যালান্সিংয়ে দূর হয় না!
- যেসব প্রযুক্তিগত যন্ত্রের নকশা অপারেটিং ঘূর্ণন ফ্রিকোয়েন্সিতে রেজোন্যান্সহীনতা নিশ্চিত করে, যা ফাউন্ডেশনে নির্ভরযোগ্যভাবে স্থির, এবং কার্যকর বেয়ারিংয়ে স্থাপিত, সেগুলোই ব্যালান্সিংয়ের জন্য উপযুক্ত।
- ত্রুটিপূর্ণ যন্ত্র ব্যালান্সিংয়ের আগে অবশ্যই মেরামত করতে হবে। অন্যথায় মানসম্মত ব্যালান্সিং সম্ভব নয়।
ব্যালান্সিং কখনোই মেরামতের বিকল্প নয়!
ব্যালান্সিংয়ের মূল কাজ হল সেই ভর এবং অবস্থান খুঁজে বের করা যা কেন্দ্রাতিগ শক্তিকে প্রতিরোধ করে এমন ক্ষতিপূরণ ওজন।
উপরে উল্লিখিত হিসাবে, দৃঢ় রোটরের জন্য, সাধারণত দুটি ক্ষতিপূরণকারী ওজন স্থাপন করা প্রয়োজনীয় এবং যথেষ্ট। এটি রোটর আনব্যালেন্সের স্ট্যাটিক এবং কাপল উভয় উপাদানই বাতিল করবে। ব্যালান্সিংয়ের সময় কম্পন পরিমাপের সাধারণ পরিকল্পনা নিম্নরূপ।
ভাইব্রেশন সেন্সর 1 এবং 2 পয়েন্টে বিয়ারিং সাপোর্টে স্থাপন করা হয়। রোটরে একটি রেভোলিউশন মার্ক সংযুক্ত করা হয়, সাধারণত রিফ্লেক্টিভ টেপ দিয়ে। রোটরের গতি এবং কম্পন সংকেতের দশা নির্ধারণ করতে লেজার টাকোমিটার দ্বারা রেভোলিউশন মার্ক ব্যবহার করা হয়।
গতিশীল ভারসাম্য কীভাবে সম্পাদিত হয় (তিন-রান পদ্ধতি)
বেশিরভাগ ক্ষেত্রে ডাইনামিক ব্যালেন্সিং তিন-স্টার্ট পদ্ধতিতে সম্পন্ন করা হয়। পদ্ধতিটি এই বিষয়ের উপর ভিত্তি করে যে পরিচিত ভরের ট্রায়াল ওজন ক্রমানুসারে তল 1 এবং 2-এ রোটরে স্থাপন করা হয় এবং কম্পন প্যারামিটারের পরিবর্তনের ফলাফলের ভিত্তিতে ব্যালেন্সিং ওজনের ভর এবং অবস্থান গণনা করা হয়।
যে প্লেনে একটি সংশোধন ওজন ইনস্টল করা হয় তাকে বলা হয় a সংশোধন সমতল. সংশোধন তল অবস্থিত রোটরের নিজের উপরে — সাধারণত রোটর বডির দুই প্রান্তে, ফ্যান বা ইম্পেলার ডিস্কে, অথবা নিবেদিত ব্যালান্সিং রিংয়ে। নকশা যতটা অনুমতি দেয় ততটা শ্যাফট বরাবর দূরত্বে এগুলি নির্বাচন করা উচিত, যাতে একটি মাঝারি ওজন পর্যাপ্ত সংশোধনী মোমেন্ট তৈরি করে। এটি একই নয় পরিমাপ বিন্দু, যা বিয়ারিং হাউজিংয়ে অবস্থিত (Fig. 6 দেখুন)।
প্রথম স্টার্ট-আপে প্রাথমিক কম্পন পরিমাপ করা হয় (Balanset সফটওয়্যারে এটি Run 0)। এরপর পরিচিত ভরের একটি ট্রায়াল ওজন বিয়ারিংগুলির একটির কাছাকাছি রোটরে স্থাপন করা হয়। দ্বিতীয় স্টার্ট-আপ সম্পন্ন করা হয় (Run 1) এবং কম্পন প্যারামিটার পরিমাপ করা হয়, যা টেস্ট ওজন ইনস্টলেশনের কারণে পরিবর্তিত হওয়া উচিত। এরপর প্রথম তলে থাকা টেস্ট ওজন সরিয়ে দ্বিতীয় তলে ইনস্টল করা হয়। তৃতীয় টেস্ট রান সম্পন্ন করা হয় (Run 2) এবং কম্পন প্যারামিটার পরিমাপ করা হয়। টেস্ট ওজন সরিয়ে ফেলা হয় এবং সফটওয়্যার স্বয়ংক্রিয়ভাবে ব্যালেন্স ওজনের ভর এবং ইনস্টলেশন কোণ গণনা করে।
গণনাকৃত সংশোধন ওজন তারপর তাদের তলে ইনস্টল করা হয় এবং একটি চেক রান করা হয় — Balanset সফটওয়্যারে এটি Run T (Trim)। অবশিষ্ট কম্পন সহনশীলতার সাথে তুলনা করা হয়। যদি ফলাফল এখনও টার্গেটের উপরে থাকে, তাহলে সফটওয়্যার ইতিমধ্যে নির্ধারিত প্রভাব সহগ পুনরায় ব্যবহার করে, তাই নতুন ট্রায়াল-ওজন রানের প্রয়োজন হয় না — শুধুমাত্র একটি ছোট অতিরিক্ত ট্রিম সংশোধন গণনা করে ইনস্টল করা হয়।
টেস্ট ওজন ইনস্টল করার উদ্দেশ্য হলো সিস্টেম ভারসাম্যহীনতার পরিবর্তনে কীভাবে প্রতিক্রিয়া দেখায় তা নির্ধারণ করা। টেস্ট ওজনের ভর এবং অবস্থান জানা থাকে, তাই সফটওয়্যার তথাকথিত প্রভাব সহগ গণনা করতে পারে, যা দেখায় একটি পরিচিত ভারসাম্যহীনতা প্রবর্তন করলে কম্পন প্যারামিটারের উপর কী প্রভাব পড়ে। প্রভাব সহগ যান্ত্রিক সিস্টেমের নিজস্ব বৈশিষ্ট্য এবং সাপোর্টের দৃঢ়তা এবং রোটর-সাপোর্ট সিস্টেমের ভর (জড়তা) এর উপর নির্ভর করে।
একই নকশার একই ধরনের যন্ত্রের জন্য influence coefficients কাছাকাছি হবে। এগুলো কম্পিউটারের মেমরিতে সংরক্ষণ করে একই ধরনের যন্ত্রকে টেস্ট রান ছাড়াই ব্যালান্সিংয়ে ব্যবহার করা যায়, ফলে উৎপাদনশীলতা উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়ে। মনে রাখতে হবে, টেস্ট ওজনের ভর এমন হতে হবে যাতে তা স্থাপনের পর কম্পন পরামিতিতে চোখে পড়ার মতো পরিবর্তন আসে। অন্যথায় influence coefficients গণনার ত্রুটি বাড়বে এবং ব্যালান্সিংয়ের মান খারাপ হবে।
As you can see from Fig. 1, the centrifugal force acts in the radial direction, i.e. perpendicular to the rotor axis. Therefore, the vibration sensors must be installed so that their axis of sensitivity also points in the radial direction. Usually, the stiffness of the foundation in the horizontal direction is less, so the vibration in the horizontal direction is higher. Therefore, in order to increase the sensitivity, the sensors should be installed so that their axis of sensitivity is also directed horizontally. Although there is no fundamental difference. In addition to vibration in the radial direction, vibration in the axial direction, along the rotor rotation axis, must be monitored. This vibration is usually not caused by unbalance, but by other causes, mainly related to misalignment and misalignment of the shafts connected through the coupling.
এই কম্পন ব্যালেন্সিং দিয়ে দূর করা যায় না, সেক্ষেত্রে অ্যালাইনমেন্ট প্রয়োজন। ব্যবহারিকভাবে, এমন মেশিনে সাধারণত রোটর ভারসাম্যহীনতা এবং শ্যাফট মিসঅ্যালাইনমেন্ট উভয়ই থাকে, যা কম্পন দূর করার কাজকে আরও কঠিন করে তোলে। এমন ক্ষেত্রে, প্রথমে মেশিন সেন্টার করা এবং তারপর ব্যালেন্স করা প্রয়োজন। (যদিও শক্তিশালী টর্ক ভারসাম্যহীনতার সাথে, ফাউন্ডেশন কাঠামোর "টুইস্টিং"-এর কারণে অক্ষীয় দিকেও কম্পন ঘটে।)
সম্পর্কিত নিবন্ধ (ভারসাম্যকরণ স্ট্যান্ডের উদাহরণ)
যান্ত্রিক ব্যবস্থার ব্যালান্সিং গুণমান মূল্যায়নের মানদণ্ড
রোটর (যান্ত্রিক অংশ) এর ব্যালান্সিং গুণমান দুটি উপায়ে মূল্যায়ন করা যেতে পারে। প্রথম পদ্ধতিতে ব্যালান্সিং প্রক্রিয়া চলাকালীন নির্ধারিত অবশিষ্ট আনব্যালেন্সের পরিমাণের সাথে অবশিষ্ট আনব্যালেন্সের সহনশীলতার তুলনা করা হয়। বিভিন্ন রোটর শ্রেণীর জন্য এই সহনশীলতাগুলি উল্লেখ করা আছে ISO 21940-11 (পূর্বে ISO 1940-1)।
টলারেন্স কীভাবে গণনা করা হয় (ISO 21940-11)। স্ট্যান্ডার্ডটি একটি balance quality grade G নির্ধারণ করে, যা অনুমোদিত নির্দিষ্ট unbalance e-এর গুণফলপ্রতি এবং সার্ভিস angular velocity ω, mm/s-এ প্রকাশিত:
- ω = 2π·n / 60 [rad/s], যেখানে n হলো rpm-এ সার্ভিস গতি;
- eপ্রতি = G · 1000 / ω [g·mm/kg] (ভরকেন্দ্রের অফসেটের µm-এর সাথে সংখ্যাগতভাবে সমান) — সমতুল্যভাবে eপ্রতি = 9549 · G / n;
- Uপ্রতি = eপ্রতি · m [g·mm], যেখানে m হলো kg-এ রোটরের ভর।
সমাধানকৃত উদাহরণ। Rotor m = 50 kg, service speed n = 3000 rpm, grade G 6.3 (ফ্যান, পাম্প, স্ট্যান্ডার্ড ইলেকট্রিক মোটর): ω = 2π·3000/60 = 314.2 rad/s; eপ্রতি = 6.3 · 1000 / 314.2 = 20.1 g·mm/kg (ক্রস-চেক: 9549 · 6.3 / 3000 ≈ 20.1); Uপ্রতি = 20.1 · 50 ≈ 1000 g·mm সম্পূর্ণ রোটরের জন্য।
দুটি প্লেনের মধ্যে সহনশীলতা ভাগ করা। যে রোটরের ভরকেন্দ্র সংশোধন তলগুলির মধ্যে অবস্থিত, তার জন্য মোট সহনশীলতা ভরকেন্দ্র থেকে প্রতিটি তলের দূরত্বের বিপরীত অনুপাতে ভাগ করা হয়; একটি প্রতিসম রোটরের জন্য এটি প্রতিটি তলে সহজভাবে অর্ধেক — উপরের উদাহরণে প্রতি তলে প্রায় 500 g·mm। কোনো তলকেই U-এর 70%-এর বেশি বা 30%-এর কম বরাদ্দ করা উচিত নয়প্রতি.
সাধারণ গ্রেডগুলি: G 0.4 — জাইরোস্কোপ, নির্ভুল গ্রাইন্ডারের স্পিন্ডল · G 1 — গ্রাইন্ডিং-মেশিন স্পিন্ডল, নির্ভুল আর্মেচার · G 2.5 — টারবাইন, টার্বো-জেনারেটর, মেশিন-টুল ড্রাইভ · G 6.3 — সাধারণ ইঞ্জিনিয়ারিং: ফ্যান, পাম্প ইম্পেলার, ফ্লাইহুইল, স্ট্যান্ডার্ড ইলেকট্রিক মোটর · G 16 — বিশেষ প্রয়োজনীয়তা সহ কার্ডান শ্যাফট, কৃষি যন্ত্রপাতি, ক্রাশার · G 40 — গাড়ির চাকা, ড্রাইভ শ্যাফট (কার্ডান শ্যাফট) · G 100 — উচ্চ-গতির ডিজেল ইঞ্জিনের ক্র্যাংকশ্যাফট ড্রাইভ।
তবে নির্ধারিত এই সীমা মানলেও যন্ত্রের সর্বনিম্ন কম্পন স্তর অর্জনের সঙ্গে সম্পর্কিত অপারেশনাল নির্ভরযোগ্যতা পুরোপুরি নিশ্চিত হয় না। কারণ যন্ত্রের কম্পনের মান কেবল তার রটারের অবশিষ্ট ভারসাম্যহীনতার সঙ্গে সংশ্লিষ্ট বলের মানের উপর নয়, আরও কিছু পরামিতির উপরও নির্ভর করে, যেমন: যন্ত্রের কাঠামোগত উপাদানের দৃঢ়তা k, এর ভর m, ড্যাম্পিং ফ্যাক্টর, এবং ঘূর্ণন ফ্রিকোয়েন্সি। তাই বেশ কিছু ক্ষেত্রে যন্ত্রের ডায়নামিক বৈশিষ্ট্য (এর ব্যালান্সিং গুণমানসহ) মূল্যায়নের জন্য অবশিষ্ট কম্পন স্তর নির্ধারণ করার পরামর্শ দেওয়া হয়, যা বিভিন্ন মানদণ্ড দ্বারা নিয়ন্ত্রিত।
শিল্প যন্ত্রপাতির অনুমোদিত কম্পন মাত্রার জন্য সর্বাধিক ব্যবহৃত মান হলো ISO 20816-3 (পূর্বে ISO 10816-3)। এটি 120–15,000 rpm-এ চলা 15 kW-এর বেশি ক্ষমতার মেশিন কভার করে, এবং এটি দুটি মাত্রায় শ্রেণীবদ্ধ করে: পাওয়ার গ্রুপ অনুসারে (Group 1 — 300 kW-এর বেশি; Group 2 — 15 থেকে 300 kW) এবং সাপোর্ট টাইপ অনুসারে (দৃঢ় বা নমনীয়)। প্রতিটি সংমিশ্রণের নিজস্ব A/B, B/C এবং C/D জোন সীমানা mm/s RMS-এ রয়েছে। এই পরিসরের বাইরের মেশিনের জন্য সিরিজের ডেডিকেটেড অংশ রয়েছে (টারবাইন সেট — ISO 20816-2, হাইড্রোলিক মেশিন, রেসিপ্রোকেটিং মেশিন, পাম্প) বা ISO 14694-এর মতো প্রোডাক্ট স্ট্যান্ডার্ড শিল্প ফ্যানের জন্য।
non-rotating অংশে মূল্যায়ন করা সাধারণ মেশিনের জন্য, ক্লাসিক ISO 10816-1 zones (এখন ISO 20816-1-এর অংশ) কম্পন বেগের নিম্নলিখিত সীমাসমূহ প্রদান করে, mm/s RMS:
| শ্রেণী | A/B | B/C | C/D |
|---|---|---|---|
| শ্রেণী I (ছোট মেশিন, 15 kW পর্যন্ত) | 0.71 | 1.80 | 4.50 |
| শ্রেণী II (মাঝারি মেশিন, 15–75 kW) | 1.12 | 2.80 | 7.10 |
| শ্রেণী III (বড় মেশিন, দৃঢ় ভিত্তি) | 1.80 | 4.50 | 11.20 |
| ক্লাস IV (বড় মেশিন, নমনীয় ভিত্তি) | 2.80 | 7.10 | 18.00 |
জোন A নতুন মেশিনের কম্পনের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ; জোন B অবাধ দীর্ঘমেয়াদী অপারেশনের জন্য গ্রহণযোগ্য; জোন C শুধুমাত্র সীমাবদ্ধ অপারেশনের অনুমতি দেয়; জোন D এমন তীব্র কম্পন নির্দেশ করে যা ক্ষতির কারণ হতে পারে।
মান এবং উল্লেখ
- ISO 21940-11:2016 — Mechanical vibration — Rotor balancing — অংশ 11: rigid বিহেভিয়ারযুক্ত রোটরের জন্য পদ্ধতি ও সহনশীলতা। (ISO 1940-1-কে প্রতিস্থাপন করে, যা প্রত্যাহার করা হয়েছে।) G-গ্রেড এবং সহনশীলতা ক্যালকুলেটর →
- ISO 21940-2 — যান্ত্রিক কম্পন — রোটর ব্যালান্সিং — পার্ট 2: শব্দকোষ। (static, couple, কোয়াসি-স্ট্যাটিক এবং dynamic unbalance-এর সংজ্ঞা।)
- ISO 20816-1:2016 — Mechanical vibration — মেশিন কম্পনের পরিমাপ ও মূল্যায়ন — অংশ 1: সাধারণ নির্দেশিকা। (ISO 10816-1 এবং ISO 7919-1-কে প্রতিস্থাপন করে।) মূল্যায়ন অঞ্চল →
- ISO 20816-3:2022 — Mechanical vibration — মেশিন কম্পনের পরিমাপ ও মূল্যায়ন — অংশ 3: 15 kW-এর বেশি নামমাত্র ক্ষমতাসম্পন্ন এবং 120 r/min থেকে 15 000 r/min নামমাত্র গতিসম্পন্ন শিল্প মেশিন। (ISO 10816-3:2009-কে প্রতিস্থাপন করে।)
- ISO 14694:2003 — শিল্প ফ্যান — ব্যালান্স কোয়ালিটি এবং কম্পন স্তরের জন্য স্পেসিফিকেশন।
প্রশ্নোত্তর
ভারসাম্যকরণ সমস্ত কম্পন দূর করে?
না। ভারসাম্যকরণ রোটর ভরের অপ্রতিসম বিতরণের কারণে সৃষ্ট কম্পন দূর করে। ভুল সারিবদ্ধতা, বহন ত্রুটি, বায়ুগতিশাস্ত্রীয়/হাইড্রোডাইনামিক শক্তি, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শক্তি এবং অন্যান্য কারণ থেকে কম্পন পৃথক রোগনির্ণয় এবং সংশোধনমূলক পদক্ষেপ প্রয়োজন।
কেন ভারসাম্যকরণ অনুরণনের কাছে ব্যর্থ হতে পারে?
অনুরণনের কাছাকাছি, ছোট গতির পরিবর্তন কম্পন বিস্তারে বড় পরিবর্তন এবং 180° দশা পরিবর্তন সৃষ্টি করতে পারে। এই ধরনের অবস্থায় পরিমাপ ফলাফল অস্থিতিশীল হয়, এবং প্রচলিত ভারসাম্য পদ্ধতি বিশেষ পদ্ধতি ছাড়া অভিসরিত হতে পারে না।
আপনার কখন একক-সংশোধনীয় বনাম দ্বি-সংশোধনীয় ভারসাম্য প্রয়োজন?
এক প্লেন ডিস্ক-আকৃতির রোটরের জন্য যথেষ্ট, যেখানে রোটরের অক্ষীয় দৈর্ঘ্য ব্যাসের তুলনায় ছোট — সাধারণ নিয়ম হিসেবে L/D < 0.5 — এবং সার্ভিস গতি প্রথম ক্রিটিক্যাল গতির অনেক নিচে। সাধারণ উদাহরণ: একটি গ্রাইন্ডিং হুইল, একটি সিঙ্গেল-ডিস্ক ফ্যান ইম্পেলার, একটি পুলি, একটি গাড়ির চাকা। এমন একটি রোটর প্রায় সম্পূর্ণভাবে স্ট্যাটিক ভারসাম্যহীনতা বহন করে।
দুই প্লেন দীর্ঘায়িত রোটরের (L/D ≥ 0.5) জন্য, শ্যাফট বরাবর দুই বা ততোধিক ইম্পেলার বা ডিস্কযুক্ত যেকোনো রোটরের জন্য, এবং যখনই দুই বিয়ারিংয়ে কম্পনের দশা উল্লেখযোগ্যভাবে পৃথক হয় — যা একটি কাপল উপাদানের লক্ষণ, তখন এগুলি প্রয়োজন। একটি দৃঢ় রোটরের কখনোই দুইটির বেশি প্লেন প্রয়োজন হয় না।
সন্দেহ হলে, উভয় বিয়ারিং পরিমাপ করুন: যদি একটি একক-প্লেন সংশোধন একটি বিয়ারিংয়ে কম্পন কমায় এবং অন্যটিতে বাড়ায়, তাহলে রোটরে একটি কাপল উপাদান রয়েছে এবং দুই-প্লেন ব্যালান্সিং প্রয়োজন।
ভারসাম্যের আগে কী করা উচিত?
নিশ্চিত করুন যে মেশিনটি সেবাযোগ্য: ভিত্তিতে নির্ভরযোগ্য মাউন্টিং, স্বাস্থ্যকর বিয়ারিং, কোন গুরুতর আলগাতা নেই, এবং কোন স্পষ্ট অরৈখিকতা উৎস নেই। ভারসাম্য মেরামত প্রতিস্থাপন নয়।
মূল বিষয়সমূহ
- ভারসাম্য ভর-সম্পর্কিত (কেন্দ্রাভিমুখী) উত্তেজনা সংশোধন করে; এটি সারিবদ্ধকরণ, বিয়ারিং ক্ষতি, বা বৈদ্যুতিক চৌম্বক/বায়ুগতিশীল উৎস সমাধান করে না।
- অনুরণন এবং অরৈখিকতা প্রচলিত ভারসাম্য অকার্যকর বা অনিরাপদ করে তুলতে পারে।
- rigid রোটরের জন্য, two-plane ব্যালান্সিং dynamic unbalance-এর (static + couple-এর সমন্বয়) সাধারণ সমাধান।
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko একজন কম্পন বিশ্লেষণ প্রকৌশলী এবং Vibromera-এর প্রতিষ্ঠাতা ও প্রধান নির্বাহী কর্মকর্তা (CEO)। গত ১৫ বছরেরও বেশি সময় ধরে তিনি টেস্ট বেঞ্চে নয়, বরং সরাসরি কর্মক্ষেত্রে ঘূর্ণায়মান যন্ত্রপাতি ব্যালেন্স করে আসছেন: মালচার, শিল্প পাখা, ক্রাশার, সেন্ট্রিফিউজ, শ্যাফট ও স্পিন্ডল। এই কাজ থেকেই Balanset যন্ত্রগুলোর জন্ম — এগুলো এমনভাবে তৈরি যাতে একজন বিশেষজ্ঞ সহজেই যন্ত্রের কাছে বহন করে নিয়ে যেতে পারেন এবং সাইটে একা ব্যবহার করতে পারেন, ল্যাবরেটরি যন্ত্রপাতি হিসেবে নয়। Vibromera প্রতিষ্ঠিত হয় ২০১৭ সালে এবং ২০২৩ সাল থেকে এর সদর দপ্তর পোর্তো, পর্তুগালে অবস্থিত। Balanset লাইনের উন্নয়ন, সংযোজন ও সহায়তা — সবকিছু এখানেই হয়। প্রধান যন্ত্রটি হলো Balanset-1A, যা একক ও দ্বৈত-তল ব্যালেন্সিং এবং কম্পন নির্ণয়ের জন্য একটি পোর্টেবল অ্যানালাইজার। Nikolai ব্যক্তিগতভাবে গ্রাহক সহায়তা, কঠিন ব্যালেন্সিং সমস্যার সমাধান এবং সফটওয়্যার উন্নয়নে যুক্ত থাকেন। তিনি বিশ্বজুড়ে গ্রাহকদের সাথে যেকোনো ভাষায় কাজ করেন।
