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निःशुल्क इंजीनियरिंग उपकरण · #007

असंतुलन से उत्पन्न अपकेंद्रीय बल

किसी घूर्णनशील भाग में अवशिष्ट असंतुलन के कारण उत्पन्न अपकेंद्रीय बल की गणना कीजिए। असंतुलन और गति दर्ज करके बल के परिणाम तुरंत देखें।

F = U·ω² जी·एमएम → एन बेयरिंग भार
त्वरित प्रीसेट

परिणाम

अपकेन्द्रीय बल
—
बल (kN)
—
बल (lbf)
—
कोणीय वेग ω
—
आवृत्ति
—
असंतुलन (किलोग्राम·मीटर)
—
समतुल्य स्थैतिक द्रव्यमान
—

असंतुलन से उत्पन्न अपकेंद्रीय बल

जब किसी रोटर में अवशिष्ट असंतुलन U (द्रव्यमान × उत्केंद्रता) होता है, तो घूर्णन एक अपकेंद्रीय बल उत्पन्न करता है:

  • F — अपकेंद्रीय बल (N)
  • यू — किलोग्राम·मीटर में असंतुलन (= ग्राम·मिमी × 10⁻⁶)
  • ω — कोणीय वेग = 2πn/60 (rad/s)
  • एन — घूर्णी गति (आरपीएम)

गति निर्भरता

चूंकि बल ω² पर निर्भर करता है, इसलिए आरपीएम के साथ संबंध द्विघात है:

गति को दोगुना करना चौगुना हो जाता है अपकेंद्रीय बल। यही कारण है कि उच्च गति वाली मशीनरी (टर्बाइन, टर्बोचार्जर) को बहुत सख्त संतुलन सहनशीलता की आवश्यकता होती है।

समतुल्य स्थैतिक भार

समतुल्य स्थैतिक द्रव्यमान वह द्रव्यमान है, जिसे किसी बेयरिंग पर स्थिर अवस्था में रखने पर, घूर्णनशील असंतुलन बल के समान भार उत्पन्न होगा:

व्यावहारिक उदाहरण

उदाहरण — इलेक्ट्रिक मोटर

दिया गया: असंतुलन U = 1000 ग्राम·मिमी, गति n = 3000 आरपीएम

ω = 2π × 3000/60 = 314.16 रेड/सेकेंड

यू (एसआई) = 1000 × 10⁻⁶ = 0.001 किग्रा · मी

F = 0.001 × 314.16² = 98.7 एन

समतुल्य स्थैतिक भार: 98.7 / 9.81 = 10.06 किलोग्राम

विशिष्ट असंतुलन बल

असंतुलन (g·mm)गति (आरपीएम)बल (N)अनुप्रयोग
10010 000109.7टर्बोचार्जर
1 0003 00098.7विद्युत मोटर
5 0001 500123.4केंद्रत्यागी पम्प
10 00075061.7बड़ा पंखा
50 00030049.3कुचल डालने वाला

⚠️ ध्यान दें: यह गणना प्रथम क्रांतिक गति से नीचे एक दृढ़ रोटर को मानकर की गई है। प्रथम क्रांतिक गति से ऊपर, गतिशील प्रतिक्रिया अधिक जटिल होती है और इसके लिए रोटर-गतिकी विश्लेषण की आवश्यकता होती है।

Use the formula F = U × ω², where U is unbalance in kg·m and ω is angular velocity in rad/s.

If your unbalance is in g·mm, convert to kg·m by dividing by 10⁶. Angular velocity ω = 2π × n / 60, where n is RPM.

Example: 1000 g·mm at 3000 RPM → F = 0.001 × 314.16² ≈ 98.7 N

Unbalance is measured in mass × distance:

  • g·mm (gram-millimeters) — most common industrially
  • oz·in (ounce-inches) — North America
  • kg·m — SI unit

1 oz·in = 720 g·mm. To convert g·mm to kg·m, divide by 10⁶.

Centrifugal force F = m × r × ω². Since ω is proportional to RPM, doubling the speed quadruples the force.

This is the fundamental reason why high-speed machines (turbines, spindles, turbochargers) need much tighter balance grades than slow machines.

The unbalance force creates a rotating load vector at 1× RPM. This:

  • Increases dynamic bearing load → reduces bearing L₁₀ life
  • Generates vibration at 1× RPM frequency
  • Causes shaft deflection and seal wear
  • Can excite resonances in the support structure

For rolling element bearings, bearing life is inversely proportional to load³, so even a modest increase in force significantly reduces bearing life.

Unbalance force is the excitation; vibration is the response. The vibration amplitude depends on:

  • Force magnitude (from unbalance × ω²)
  • Machine dynamic stiffness (mass, stiffness, damping)
  • Proximity to resonance (critical speeds)

The relationship is: vibration velocity ≈ F / (dynamic stiffness). Near resonance, the response is amplified by the quality factor Q.

इस पृष्ठ पर वर्णित प्रक्रियाओं को Vibromera टीम द्वारा Balanset-1A का उपयोग करके विकसित और फील्ड में परीक्षित किया गया है, जो ऑन-साइट रोटर बैलेंसिंग के लिए एक पोर्टेबल डुअल-चैनल बैलेंसर और वाइब्रेशन एनालाइज़र है।

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घूर्णनशील असंतुलन से उत्पन्न अपकेंद्रीय बल। अंतिम अद्यतन: फरवरी 2025

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Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko एक वाइब्रेशन एनालिसिस इंजीनियर हैं और Vibromera के फाउंडर व सीईओ हैं। पिछले 15 साल से अधिक समय से वे घूमने वाले उपकरणों को टेस्ट बेंच पर नहीं, बल्कि सीधे फील्ड में बैलेंस करते आ रहे हैं: मल्चर, औद्योगिक पंखे, क्रशर, सेंट्रीफ्यूज, शाफ्ट और स्पिंडल। इसी काम से Balanset इंस्ट्रूमेंट्स की शुरुआत हुई — इन्हें ऐसे टूल के रूप में डिज़ाइन किया गया था जिसे कोई विशेषज्ञ मशीन तक ले जाकर मौके पर अकेले इस्तेमाल कर सके, न कि लैबोरेटरी उपकरण के रूप में। Vibromera की स्थापना 2017 में हुई थी और 2023 से इसका मुख्यालय Porto, Portugal में है। Balanset लाइन का डेवलपमेंट, असेंबली और सपोर्ट — सब कुछ यहीं होता है। इसका फ्लैगशिप इंस्ट्रूमेंट Balanset-1A है, जो सिंगल- और टू-प्लेन बैलेंसिंग तथा वाइब्रेशन डायग्नोस्टिक्स के लिए एक पोर्टेबल एनालाइज़र है। Nikolai खुद कस्टमर सपोर्ट में, मुश्किल बैलेंसिंग मामलों को सुलझाने में और सॉफ्टवेयर के डेवलपमेंट में शामिल रहते हैं। वे दुनिया भर के ग्राहकों के साथ, किसी भी भाषा में काम करते हैं।

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