জার্নাল বিয়ারিং বোঝা
A জার্নাল বেয়ারিং — যা একটি প্লেইন বেয়ারিং, স্লিভ বেয়ারিং বা তরল-ফিল্ম বেয়ারিং নামেও পরিচিত — একটি ঘূর্ণমান শ্যাফটকে রোলিং এলিমেন্টের উপর নয় বরং লুব্রিকেন্টের একটি পাতলা, চাপযুক্ত ফিল্মে সমর্থন করে। বেয়ারিংয়ের ভিতরে শ্যাফটের ঘূর্ণমান অংশ হল journal; এটি একটি হাইড্রোডায়নামিক তেল ফিল্ম দ্বারা স্থির বেয়ারিং পৃষ্ঠ থেকে পরিষ্কার রাখা হয় যা শ্যাফট নিজে একটি অভিসারী, কীলক-আকৃতির ফাঁকে লুব্রিকেন্ট টেনে দিয়ে তৈরি করে। সেই চাপযুক্ত কীলক সম্পূর্ণ বহন করে রটার ধাতু-থেকে-ধাতু যোগাযোগ ছাড়াই লোড করুন। কারণ তেল ফিল্ম উদার সরবরাহ করে damping, জার্নাল বেয়ারিং উচ্চ-গতি, উচ্চ-লোড যন্ত্রপাতির জন্য প্রাকৃতিক পছন্দ — টারবাইন, জেনারেটর, বড় কম্প্রেসর — যেখানে নিয়ন্ত্রণ সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ vibration এবং রোটর স্থিতিশীল করা।
১. সংজ্ঞা: একটি জার্নাল বেয়ারিং কী?
জার্নাল বিয়ারিংয়ে চলমান গতিতে শ্যাফট বিয়ারিংকে স্পর্শ করে না। পরিবর্তে এটি সামান্য পাশ্বকেন্দ্রিক অবস্থানে, লুব্রিকেন্টের একটি পাতলা স্তরে ভাসমান থাকে যা মাত্র দশ মাইক্রোমিটার পুরু। এই একক বৈশিষ্ট্য এটিকে রোলিং-এলিমেন্ট বিয়ারিং থেকে আলাদা করে, যা হার্টজিয়ান পরিচিতির মাধ্যমে বল বা রোলার দিয়ে লোড বহন করে। জার্নাল বিয়ারিংয়ের শক্তিগুলি সরাসরি তেলের ফিল্ম থেকে প্রবাহিত হয়: অত্যন্ত বেশি লোড ক্ষমতা, ফিল্ম প্রতিষ্ঠিত হওয়ার পরে অত্যন্ত কম ঘর্ষণ, নিরব পরিচালনা এবং যে ড্যাম্পিং এটি বড় রোটারগুলিকে মসৃণভাবে এবং তাদের উপরে চালাতে সক্ষম করে সংকটপূর্ণ গতি। শ্যাফট এবং এর বিয়ারিংগুলির আচরণ একসাথে অধ্যয়ন করা হয় রোটর-বেয়ারিং সিস্টেম, কারণ কোনটিই বিচ্ছিন্নভাবে বোঝা যায় না।
2. কার্যকরী নীতি: হাইড্রোডায়নামিক লুব্রিকেশন
তেলের ফিল্ম কীভাবে গঠিত হয়
জার্নাল বিয়ারিং হাইড্রোডায়নামিক লুব্রিকেশনের উপর নির্ভর করে, যা শ্যাফটের গতি বৃদ্ধির সাথে সাথে একটি পূর্বাভাসযোগ্য ক্রমানুসারে বিকশিত হয়:
- প্রাথমিক সংযোগ: স্থিতিশীল অবস্থায় শ্যাফট তার নিজের ওজনের অধীনে বোরের নিচে বসে, ধাতু ধাতুর সাথে স্পর্শ করে।
- ঘূর্ণন শুরু হয়: শ্যাফট ঘুরতে শুরু করার সাথে সাথে, আনুগত্য লুব্রিকেন্টকে ক্লিয়ারেন্স ফাঁকে টেনে নিয়ে যায়।
- ওয়েজ গঠন: শ্যাফট এবং বোরের মধ্যে অভিসারী জ্যামিতি সেই তেলকে একটি ওয়েজ-আকৃতির স্থানে চেপে দেয়।
- চাপ উৎপাদন: সংকীর্ণ ওয়েজে বাধ্যকৃত তেল হাইড্রোডায়নামিক চাপ বিকাশ করে।
- Lift-off: একবার সেই চাপ বল শ্যাফটের ওজন অতিক্রম করলে, জার্নাল পরিষ্কার হয়ে যায় এবং সম্পূর্ণ ফিল্মে চলে।
- Steady state: শ্যাফট চাপযুক্ত ফিল্মে ভাসমান থাকে, বোর কেন্দ্র থেকে অফসেট একটি ভারসাম্যপূর্ণ অবস্থান খুঁজে পায়, কোনও ধাতু সংযোগ ছাড়াই।
যে অবস্থানে জার্নাল নিষ্পত্তি করে — ক্লিয়ারেন্সের মধ্যে এর বিকেন্দ্রিয়তা — এটি নির্ধারিত নয়। এটি লোড এবং গতির সাথে পরিবর্তিত হয়, এবং সেই পরিবর্তনশীল ভারসাম্য হল বিয়ারিংয়ের জটিল গতিশীল আচরণের মূল যা নীচে বর্ণিত।
তেলের ফিল্ম পুরুত্ব
- সাধারণ ন্যূনতম ফিল্ম পুরুত্ব হল ১০–১০০ মাইক্রোমিটার (0.0004–0.004 in) — অত্যন্ত পাতলা, তবুও পৃষ্ঠগুলি আলাদা রাখার জন্য যথেষ্ট।
- ফিল্ম অভিন্ন নয়: এটি পরিধি জুড়ে পরিবর্তিত হয়, জার্নাল এবং বোরের মধ্যে সর্বনিকটতম পয়েন্টে এর ন্যূনতমে পৌঁছায়।
- পুরুত্ব গতি, লোড, লুব্রিকেন্টের সান্দ্রতা এবং এর উপর নির্ভর করে বেয়ারিং ক্লিয়ারেন্স — গতি বা সান্দ্রতা বাড়ান এবং ফিল্ম ঘন হয়; লোড বাড়ান এবং এটি পাতলা হয়।
- যেহেতু সান্দ্রতা তেল উষ্ণ হওয়ার সাথে সাথে হ্রাস পায়, ফিল্ম পুরুত্ব পরিচালনা তাপমাত্রার প্রতি সংবেদনশীল, যা কেন তেল সরবরাহ তাপমাত্রা বড় মেশিনগুলিতে পর্যবেক্ষণ করা হয়।
3. জার্নাল বিয়ারিংয়ের প্রকার
সাধারণ নলাকার (সম্পূর্ণ জার্নাল)
- সবচেয়ে সহজ ডিজাইন: একটি তেল-সরবরাহ খাঁজ এবং একটি সম্পূর্ণ 360° মোড়ানো কোণ সহ একটি সাধারণ নলাকার বোর।
- ভাল লোড ক্ষমতা, কিন্তু প্রতিসম ফিল্ম এটিকে অস্থিরতার প্রবণ করে তোলে — oil whirl — উচ্চ গতিতে এবং হালকা লোড হলে।
- মোটর, পাম্প এবং সাধারণ শিল্প সরঞ্জামে সাধারণ যেখানে গতি মধ্যম থাকে।
আংশিক-চাপ বিয়ারিং
- বিয়ারিং পৃষ্ঠ পরিধির শুধুমাত্র একটি অংশ কভার করে, সাধারণত 120–180°।
- হালকা এবং কম তেলের প্রবাহ চাহিদা, কিন্তু একটি সম্পূর্ণ জার্নালের চেয়ে কম কঠোরতা প্রদান করে।
- হালকা লোডযুক্ত অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত যেখানে লোড দিকটি ভালভাবে সংজ্ঞায়িত।
টিল্টিং-প্যাড বিয়ারিং
- পৃষ্ঠটি বেশ কয়েকটি স্বাধীন প্যাডে বিভক্ত, প্রতিটি অবাধে পিভট করতে সক্ষম।
- প্রতিটি প্যাড তার নিজস্ব হাইড্রোডাইনামিক ওয়েজ তৈরি করে, যা তেল ঘূর্ণন চালিত ক্রস-কাপলিং দমন করে।
- অন্তর্নিহিতভাবে ঘূর্ণন এবং চাবুকের বিরুদ্ধে স্থিতিশীল, এগুলি উচ্চ-গতির টার্বোমেশিনারির জন্য শিল্প মান।
- আরও ব্যয়বহুল এবং জটিল, কিন্তু উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত গতিশীল বৈশিষ্ট্য সহ।
চাপ-বাঁধ এবং অফসেট বেয়ারিং
- জ্যামিতিক বৈশিষ্ট্য সহ সংশোধিত নলিদার বেয়ারিং — খাঁজ, একটি ধাপ “বাঁধ”, বা একটি অফসেট (লেমন-বোর) বিভাজন — স্থিতিশীলতা উন্নত করতে যোগ করা হয়।
- এই বৈশিষ্ট্যগুলি ইচ্ছাকৃতভাবে ফিল্ম লোড করে কার্যকর ডোলন বৃদ্ধি করে।
- এগুলি সাধারণ নলিদার বেয়ারিং এবং ব্যয়বহুল টিল্টিং-প্যাড ডিজাইনের মধ্যে একটি ব্যবহারিক আপস।
যেখানে এমনকি একটি টিল্টিং-প্যাড বেয়ারিং একটি নমনীয় রোটারের জন্য যথেষ্ট ডোলন সরবরাহ করতে পারে না, ডিজাইনাররা যোগ করতে পারেন স্কুইজ-ফিল্ম ড্যাম্পার অতিরিক্ত শক্তি নষ্ট করতে বেয়ারিংয়ের সাথে সিরিজে।
৪. গতিশীল বৈশিষ্ট্য
Stiffness
জার্নাল-বেয়ারিং কঠোরতা একটি একক সংখ্যা নয়; এটি গতি- এবং লোড-নির্ভর সহগের একটি সেট:
- Low speed: low stiffness — লোড পরিবর্তনের সাথে সাথে জার্নাল অবস্থান অনেক বেশি পরিবর্তিত হয়।
- High speed: উচ্চতর কঠোরতা যেহেতু হাইড্রোডাইনামিক চাপ ক্ষেত্র সম্পূর্ণভাবে বিকশিত হয়।
- দিকগত পরিবর্তন: কঠোরতা অনুভূমিক এবং উল্লম্ব দিকে পৃথক, তাই বেয়ারিং অ্যানিসোট্রোপিকভাবে সাড়া দেয়।
- আড়াআড়ি-সংযুক্ত কঠোরতা: এক দিকে একটি বিচ্যুতি এটির সমকোণে একটি শক্তি তৈরি করে। এই ক্রস-কাপলিং ঠিক সেই প্রক্রিয়া যা ঘূর্ণনশীল কক্ষপথে শক্তি পাম্প করতে পারে এবং ট্রিগার করতে পারে রোটর অস্থিতিশীলতা.
Damping
ফিল্মের মহান গুণ হল যা ডোলন এটি সরবরাহ করে:
- জার্নাল ক্লিয়ারেন্সের মধ্যে চলার সাথে সাথে তেলের সান্দ্রপূর্ণ শিয়ারিং দ্বারা শক্তি নষ্ট হয়।
- ডোলন গতি এবং তেল সান্দ্রতার সাথে বৃদ্ধি পায়।
- এটি সেই যা কম্পন প্রশস্ততা সীমিত করে যখন রোটর একটির মধ্য দিয়ে যায় critical speed.
- স্ব-উত্তেজিত অস্থিরতা সীমাহীনভাবে বৃদ্ধি পেতে বাধা দিতে পর্যাপ্ত ডোলন অপরিহার্য।
গতি নির্ভরশীলতা
যেহেতু কঠোরতা এবং ডোলন উভয়ই গতির সাথে পরিবর্তিত হয়, তাই তাদের উপর নির্ভর করে এমন সবকিছুই পরিবর্তিত হয়:
- কঠোরতা গতির সাথে বৃদ্ধি পায়।
- ড্যাম্পিং গতির সাথে বৃদ্ধি পায়।
- সিস্টেমের প্রাকৃতিক ফ্রিকোয়েন্সি গতির সাথে বৃদ্ধি পায়।
- সমালোচনামূলক গতিগুলি তাই যন্ত্রটি ত্বরান্বিত হওয়ার সাথে সাথে উর্ধ্বমুখী স্থানান্তরিত হয় — একটি প্রভাব একটি দৃশ্যমান করা হয় ক্যাম্পবেল ডায়াগ্রাম.
৫. সুবিধা এবং সীমাবদ্ধতা
তেল ফিল্ম জার্নাল বেয়ারিংয়ের অসাধারণ শক্তি এবং এর বিশেষ চাহিদা উভয়ের জন্য দায়ী।
- উচ্চ লোড ক্ষমতা: রোলিং-উপাদান বেয়ারিং পিষে দেবে এমন খুব ভারী রোটর সমর্থন করতে পারে।
- উচ্চ-গতি ক্ষমতা: ৫০,০০০ আরপিএম এবং তার বেশি গতির জন্য উপযুক্ত।
- গতিতে কম ঘর্ষণ: একবার হাইড্রোডাইনামিক ফিল্ম প্রতিষ্ঠিত হলে, ঘর্ষণ সহগ খুব কম (প্রায় ০.০০১-০.००३)।
- চমৎকার ডোলন: সমালোচনামূলক গতি মধ্যে কম্পন নিয়ন্ত্রণ করে এবং রোটর স্থিতিশীল করতে সাহায্য করে।
- শান্ত অপারেশন: কোনো রোলিং-এলিমেন্ট পেসেজ নেই মানে কোনো রোলিং-এলিমেন্ট শব্দ নেই।
- শক প্রতিরোধ ক্ষমতা: তেল ফিল্ম ক্ষণস্থায়ী এবং প্রভাব লোড রক্ষা করে।
- Long life: সেবায় কোন ধাতু যোগাযোগ ছাড়াই, পরিধান ন্যূনতম এবং দশকের অপারেশন সম্ভব।
- সহজ মৌলিক ডিজাইন: সাধারণ নলিদার ধরনটি যান্ত্রিকভাবে সহজ এবং অর্থনৈতিক।
এই বিরুদ্ধে ব্যবহারিক চ্যালেঞ্জ:
- উচ্চ স্টার্টিং ঘর্ষণ: বিশ্রামে কোন ফিল্ম নেই, তাই মেশিনকে প্রতিটি শুরুতে ব্রেক-দূরে টর্ক এবং সংক্ষিপ্ত সীমানা-লুব্রিকেশন পরিধান অতিক্রম করতে হবে।
- লুব্রিকেশন সিস্টেম প্রয়োজন: পরিষ্কার, শীতল, সঠিকভাবে চাপযুক্ত তেলের একটি ক্রমাগত সরবরাহ বাধ্যতামূলক; বিয়ারিং লুব্রিকেশন ঐচ্ছিক নয় বরং ডিজাইনের কেন্দ্রবিন্দু।
- ঘূর্ণন এবং চাবুক ঝুঁকি: সাধারণ সিলিন্ড্রিক্যাল বিয়ারিংগুলি তেল ঘূর্ণন এবং, দ্বিগুণ সমালোচনামূলক গতির কাছাকাছি, জন্য সংবেদনশীল shaft whip.
- কম কম-গতি কঠোরতা: সম্মতিশীল ফিল্মটি বিয়ারিংটিকে কম গতিতে রোলিং-উপাদান বিয়ারিংয়ের চেয়ে নরম করে, প্রতিক্রিয়া ধীর করে।
- তাপমাত্রা সংবেদনশীলতা: পারফরম্যান্স তেল তাপমাত্রা ট্র্যাক করে তার সান্দ্রতার উপর প্রভাবের মাধ্যমে।
- দূষণ সংবেদনশীলতা: কঠিন কণাগুলি নরম ব্যাবিট পৃষ্ঠক খোদাই করতে পারে বা তেল পথগুলি ব্লক করতে পারে।
- কোনো অক্ষীয় সীমাবদ্ধতা নেই: একটি জার্নাল বিয়ারিং শুধুমাত্র শ্যাফটটি রেডিয়ালি স্থিত করে; অক্ষীয় লোডের জন্য একটি পৃথক প্রয়োজন thrust bearing.
৬. জার্নাল বিয়ারিংগুলি কোথায় ব্যবহৃত হয়
জার্নাল বিয়ারিংগুলি যেখানে রোটারগুলি বড়, দ্রুত বা উভয়ই সেখানে মান হিসাবে ব্যবহৃত হয়:
- বাষ্প এবং গ্যাস টার্বাইনগুলি: মাল্টি-মেগাওয়াট বিদ্যুৎ-প্রজন্ম ইউনিট।
- বড় জেনারেটর: বিদ্যুৎ উৎপাদন কেন্দ্রগুলিতে সিঙ্ক্রোনাস জেনারেটর।
- কেন্দ্রাভিমুখী কম্প্রেসর: উচ্চ-গতি, উচ্চ-লোড শিল্প যন্ত্রপাতি।
- বড় বৈদ্যুতিক মোটর: মোটরগুলি প্রায় ৫০০ এইচপি-এর উপরে ঘন ঘন তাদের ব্যবহার করে।
- সামুদ্রিক প্রপালশন: প্রপেলার-শ্যাফট এবং স্টার্ন-টিউব বিয়ারিংগুলি।
- কাগজ মেশিন: বৃহৎ রোলগুলি যা ওয়েবটি বহন করে।
- অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিন: ক্র্যাঙ্কশ্যাফট মূল এবং সংযোগকারী-রড বিয়ারিংগুলি।
৭. রোটার গতিশীলতা এবং ক্ষেত্র ভারসাম্যের সম্পর্ক
তাদের কঠোরতা এবং নিরসন একটি রোটারের আচরণকে এত বেশি সংজ্ঞায়িত করার কারণে, জার্নাল বিয়ারিংগুলি rotor dynamics:
- সমালোচনামূলক গতি স্থাপন: বিয়ারিং কঠোরতা এবং নিরসন সেট করে যেখানে সমালোচনামূলক গতি পড়ে এবং সেখানে কম্পন শিখর কতবেশি।
- Stability: বিয়ারিং প্রকারটি প্রধানত তেল ঘূর্ণন এবং শ্যাফট চাবুক সংবেদনশীলতা সিদ্ধান্ত করে; বৈশিষ্ট্যপূর্ণ সাব-সিঙ্ক্রোনাস ফ্রিকোয়েন্সি এই উৎপাদন নিবেদিত দিয়ে অনুমান করা যেতে পারে জার্নাল-বেয়ারিং ত্রুটি-ফ্রিকোয়েন্সি ক্যালকুলেটর.
- ফ্রিকোয়েন্সি ম্যাপিং: একটি ক্যাম্পবেল ডায়াগ্রাম দেখায় যে কীভাবে প্রাকৃতিক ফ্রিকোয়েন্সিগুলি গতির সাথে স্থানান্তরিত হয় কারণ বিয়ারিং কঠোরতা পরিবর্তিত হয়।
- ভারসাম্য প্রতিক্রিয়া: বহন বৈশিষ্ট্য আকৃতি প্রভাব সহগসমূহ যা নিয়ন্ত্রণ করে কীভাবে রোটার একটি সংশোধন ওজনে সাড়া দেয়।
এই শেষ পয়েন্টটি যেখানে বিয়ারিং দৈনিক রক্ষণাবেক্ষণের সাথে দেখা যায়। যখন একটি টার্বাইন বা কম্প্রেসর জার্নাল বিয়ারিংগুলিতে চলছে একটি উন্নত ১× unbalance প্রতিক্রিয়া, এটি স্থানে ভারসাম্য রাখা হয়, তার নিজস্ব বিয়ারিংগুলিতে, অপারেটিং গতিতে। একটি পোর্টেবল দুই-চ্যানেল বিশ্লেষক যেমন Balanset-1A সিঙ্ক্রোনাস প্রস্তুতা পরিমাপ করে এবং phase প্রতিটি বিয়ারিংয়ে, একটি ট্রায়াল রান থেকে রোটরের প্রভাব সহগুণ গণনা করে এবং প্রয়োজনীয় সংশোধন ওজন গণনা করে — সম্পূর্ণ করা রোটর-বিয়ারিং সিস্টেমে প্রকৃত প্রতিক্রিয়া ক্যাপচার করে, যার মধ্যে রয়েছে খুবই ফিল্ম কঠোরতা এবং নিরসন একটি ভারসাম্য মেশিন কখনও পুনরুৎপাদন করতে পারেনি। উপযুক্ত ISO 21940-11 ভারসাম্য গ্রেডের বিপরীতে যাচাই করা, ফলাফল প্রতিফলিত করে যে মেশিনটি সেবায় আসলে আচরণ করে।
জার্নাল বিয়ারিংগুলি একটি পরিপক্ক, পরিশীলিত প্রযুক্তি যা গুরুত্বপূর্ণ উচ্চ-পারফরম্যান্স যন্ত্রপাতিতে অপরিহার্য থেকে যায়। তাদের লোড ক্ষমতা, গতি ক্ষমতা এবং নিরসনের অনন্য সংমিশ্রণ তাদের লুব্রিকেশন এবং গতিশীল আচরণের জটিলতা ন্যায্যতা দেয়, এবং সেই আচরণের একটি কার্যকরী বোঝাপড়া বৃহৎ ঘোরানো সরঞ্জাম নির্ণয় বা ভারসাম্য করার জন্য প্রয়োজনীয়।
