रोटर संतुलन: स्थैतिक और गतिशील असंतुलन, अनुनाद और व्यावहारिक प्रक्रिया
यह मार्गदर्शिका समझाती है रोटर संतुलन के लिए कठोर रोटर: क्या “असंतुलन” का क्या अर्थ है, स्थैतिक और गतिशील असंतुलन किस प्रकार भिन्न हैं, अनुनाद और अरैखिकता गुणवत्तापूर्ण परिणाम को कैसे रोक सकते हैं, और संतुलन आमतौर पर एक या दो सुधार तलों में कैसे किया जाता है।
अंतर्वस्तु
- रोटर क्या होता है और बैलेंसिंग किस चीज को ठीक करती है?
- रोटरों के प्रकार और असंतुलन के प्रकार
- यंत्रों का कंपन: संतुलन से क्या दूर हो सकता है और क्या नहीं।
- अनुनाद: एक ऐसा कारक जो संतुलन को बाधित करता है
- रेखीय बनाम अरैखिक मॉडल: गणनाएँ कब काम करना बंद कर देती हैं
- संतुलन उपकरण और संतुलन मशीनें
- कठोर रोटरों को संतुलित करना (व्यावहारिक नोट्स)
- डायनामिक बैलेंसिंग कैसे की जाती है (तीन-रन विधि)
- संतुलन गुणवत्ता के आकलन के लिए मानदंड
- मानक और संदर्भ
- FAQ
रोटर क्या होता है और बैलेंसिंग किस चीज को ठीक करती है?
रोटर एक पिंड है जो किसी अक्ष के चारों ओर घूमता है और इसे उसके समर्थन बिंदुओं पर स्थित बेयरिंग सतहों द्वारा धारित किया जाता है। रोटर की बेयरिंग सतहें रोलिंग या स्लाइडिंग बेयरिंग्स के माध्यम से भारों को समर्थन बिंदुओं तक संचारित करती हैं। बेयरिंग सतहें ट्रन्निओं की सतहें या उनकी जगह लेने वाली सतहें होती हैं।
एक पूर्णतः संतुलित रोटर में, उसका द्रव्यमान घूर्णन अक्ष के चारों ओर सममित रूप से वितरित होता है, अर्थात् रोटर के किसी भी तत्व को घूर्णन अक्ष के चारों ओर सममित रूप से स्थित किसी अन्य तत्व से मिलाया जा सकता है। एक संतुलित रोटर में, किसी भी रोटर तत्व पर लगने वाला अपकेंद्रीय बल, सममित तत्व पर लगने वाले अपकेंद्रीय बल द्वारा संतुलित होता है। उदाहरण के लिए, तत्व 1 और 2 (चित्र 1 में हरे रंग से चिह्नित) पर परिमाण में बराबर और दिशा में विपरीत अपकेंद्रीय बल F1 और F2 कार्य करते हैं। यह सभी सममित रोटर तत्वों के लिए सत्य है, और इस प्रकार रोटर पर लगने वाला कुल अपकेंद्रीय बल शून्य होता है और रोटर संतुलित होता है।
लेकिन यदि रोटर की सममिति टूट जाती है (चित्र 1 में असममित तत्व को लाल रंग से चिह्नित किया गया है), तो रोटर पर असंतुलित अपकेंद्री बल F3 कार्य करता है। घूमते समय यह बल रोटर के घूमने के साथ दिशा बदलता रहता है। इस बल से उत्पन्न गतिशील भार बियरिंग्स तक संचारित होता है, जिससे घिसाव और क्षति में तेजी आती है।
इसके अतिरिक्त, इस परिवर्तनशील-दिशा बल के प्रभाव में समर्थनों और नींव, जिस पर रोटर स्थिर है, का चक्रीय विरूपण होता है, अर्थात कंपन होता है। रोटर के असंतुलन और उससे जुड़े कंपन को समाप्त करने के लिए, रोटर की समरूपता को बहाल करने हेतु संतुलन द्रव्यमान स्थापित किए जाने चाहिए।
रोटर संतुलन संतुलन द्रव्यमान जोड़कर असंतुलन को ठीक करने का एक ऑपरेशन है। दूसरे शब्दों में, संतुलन का लक्ष्य रोटर की प्रमुख केंद्रीय जड़त्व अक्ष को उसकी घूर्णन अक्ष के जितना संभव हो उतना करीब लाना है, ताकि अवशिष्ट असंतुलन निर्दिष्ट सीमा के भीतर आ जाए।
संतुलन का कार्य एक या अधिक संतुलन द्रव्यमानों के आकार और स्थिति (कोण) को निर्धारित करना है।
रोटरों के प्रकार और असंतुलन के प्रकार
रोटर सामग्री की मजबूती और उस पर लगने वाले अपकेंद्रीय बलों के परिमाण को ध्यान में रखते हुए, रोटरों को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है - कठोर रोटर और लचीले रोटर।
कठोर रोटर कार्यशील मोड में अपकेंद्री बल के प्रभाव में नगण्य रूप से विकृत होते हैं और गणनाओं में इस विकृति के प्रभाव को उपेक्षित किया जा सकता है।
लचीले रोटरों की विकृति को अब और नज़रअंदाज़ नहीं किया जा सकता। लचीले रोटरों की विकृति संतुलन समस्या के समाधान को जटिल बना देती है और कठोर रोटरों के संतुलन की समस्या की तुलना में अन्य गणितीय मॉडलों के प्रयोग की आवश्यकता होती है। ध्यान दें कि एक ही रोटर कम गति पर कठोर की तरह और उच्च गति पर लचीले की तरह व्यवहार कर सकता है। व्यावहारिक मानदंड रोटर की पहली महत्वपूर्ण (झुकाव) गति के सापेक्ष सेवा गति है: एक रोटर को कठोर तब माना जाता है — ISO 21940-11 «कठोर व्यवहार» वाले रोटर की बात करता है — जब वह इस गति से काफी नीचे, व्यवहार में पहली महत्वपूर्ण गति के लगभग 50 से 70 प्रतिशत से नीचे चलता है। इससे ऊपर, रोटर एक ऐसे मोड आकार में मुड़ जाता है जो गति के साथ बदलता है: यह लचीला होता है और इसे मॉडल या मल्टी-प्लेन विधियों (ISO 21940-12) से संतुलित करना आवश्यक है। आगे, हम केवल कठोर रोटरों के संतुलन पर विचार करेंगे।
रोटर के साथ असंतुलित द्रव्यमान कैसे वितरित हैं, इसके आधार पर ISO 21940-2 असंतुलन की कई अवस्थाओं में भेद करता है:
- स्थैतिक असंतुलन — मुख्य जड़त्व अक्ष शाफ्ट अक्ष के समानांतर विस्थापित होता है; इसका पता बिना घूर्णन के भी लगाया जा सकता है, क्योंकि रोटर गुरुत्वाकर्षण के अधीन तब तक घूमता है जब तक इसका भारी बिंदु सबसे नीचे न आ जाए। एक तल में एक सुधार द्रव्यमान इसे दूर करता है;
- कपल (moment) असंतुलन — मुख्य जड़त्व अक्ष द्रव्यमान केंद्र पर शाफ्ट अक्ष को काटता है; दो समान असंतुलन अलग-अलग तलों में और 180° के अंतर पर स्थित होते हैं। यह केवल घूर्णन के दौरान प्रकट होता है और दो तलों में दो सुधार द्रव्यमानों की आवश्यकता होती है;
- गतिशील असंतुलन — सामान्य, वास्तविक दुनिया का मामला: स्थैतिक और युगल असंतुलन का संयोजन। मुख्य जड़त्व अक्ष न तो शाफ्ट अक्ष के समानांतर होता है और न ही उसे काटता है। एक कठोर रोटर के लिए दो सुधार तल आवश्यक और पर्याप्त हैं।
पुराना शब्द “आघूर्ण असंतुलन” युगल असंतुलन का पर्याय है; इसे गतिशील असंतुलन के साथ भ्रमित नहीं करना चाहिए, जो स्थैतिक और युगल घटकों का योग है। स्थैतिक असंतुलन वाले रोटर का एक उदाहरण चित्र 2 में दिखाया गया है।
कपल असंतुलन (couple unbalance) केवल तभी दिखाई देता है जब रोटर घूम रहा हो।
युगल असंतुलन वाले रोटर का एक उदाहरण चित्र 3 में दिखाया गया है।
इस स्थिति में, असंतुलित बराबर द्रव्यमान M1 और M2 अलग-अलग तलों में होते हैं - रोटर की लंबाई के साथ अलग-अलग स्थानों पर। स्थैतिक स्थिति में, अर्थात जब रोटर नहीं घूमता, केवल गुरुत्वाकर्षण रोटर पर कार्य करता है और द्रव्यमान एक-दूसरे को संतुलित करते हैं। गतिकी में, जब रोटर घूमता है, केन्द्रापसारक बल Fc1 और Fc2 द्रव्यमान M1 और M2 पर कार्य करना शुरू करते हैं। ये बल परिमाण में बराबर और दिशा में विपरीत होते हैं। हालाँकि, चूंकि ये शाफ्ट की लंबाई के साथ अलग-अलग स्थानों पर लागू होते हैं और एक ही रेखा पर नहीं होते, इसलिए ये बल एक-दूसरे की भरपाई नहीं करते। बल Fc1 और Fc2 रोटर पर एक बलाघूर्ण उत्पन्न करते हैं — यही कारण है कि कपल असंतुलन को बलाघूर्ण असंतुलन भी कहा जाता है। तदनुसार, अप्रतिपूरित केन्द्रापसारक बल बेयरिंग की स्थितियों पर कार्य करते हैं, जो गणना किए गए मूल्यों से काफी अधिक हो सकते हैं और बेयरिंग की सेवा आयु को कम कर सकते हैं।
चूंकि इस प्रकार का असंतुलन केवल रोटर के घूर्णन के दौरान ही प्रकट होता है, इसे स्थैतिक परिस्थितियों में «चाकुओं पर» संतुलन या इसी तरह की विधियों से ठीक नहीं किया जा सकता। कपल असंतुलन को दूर करने के लिए, दो प्रतिपूरक वज़न स्थापित करना आवश्यक है, जो द्रव्यमान M1 और M2 से उत्पन्न होने वाले बलाघूर्ण के बराबर परिमाण और विपरीत दिशा में एक बलाघूर्ण उत्पन्न करें। प्रतिपूरक द्रव्यमानों को द्रव्यमान M1 और M2 के ठीक विपरीत और बराबर परिमाण में रखना आवश्यक नहीं है। मुख्य बात यह है कि वे एक ऐसा बलाघूर्ण उत्पन्न करें जो असंतुलन के बलाघूर्ण की पूरी तरह भरपाई करे।
सामान्यतः, द्रव्यमान M1 और M2 एक-दूसरे के बराबर नहीं हो सकते, इसलिए स्थैतिक और कपल असंतुलन का एक संयोजन होगा — यही सामान्य स्थिति है जिसे ISO 21940-2 गतिज असंतुलन कहता है। सैद्धांतिक रूप से यह सिद्ध हो चुका है कि एक कठोर रोटर के लिए, रोटर की लंबाई के साथ दूरी पर रखे गए दो वज़न उसके असंतुलन को दूर करने के लिए आवश्यक और पर्याप्त हैं। ये वज़न कपल असंतुलन से उत्पन्न होने वाले बलाघूर्ण और रोटर अक्ष के सापेक्ष द्रव्यमान की असममिति से उत्पन्न होने वाले केन्द्रापसारक बल (स्थैतिक असंतुलन) दोनों की भरपाई करेंगे। आमतौर पर, कपल असंतुलन लंबे रोटरों, जैसे शाफ्टों, की विशेषता है, और स्थैतिक असंतुलन संकीर्ण रोटरों की विशेषता है। हालाँकि, यदि संकीर्ण रोटर अक्ष के सापेक्ष तिरछा हो, या विकृत हो («आठ की आकृति»), तो कपल असंतुलन को दूर करना कठिन होगा (चित्र 4 देखें), क्योंकि इस स्थिति में ऐसे सुधार वज़न लगाना कठिन होता है जो आवश्यक प्रतिपूरक बलाघूर्ण उत्पन्न करें।
बल F1 और F2 एक ही रेखा पर नहीं हैं और एक-दूसरे को निरस्त नहीं करते।
चूंकि संकीर्ण रोटर के कारण प्रतिपूरक बलाघूर्ण बनाने के लिए उपलब्ध भुजा छोटी है, इसलिए बड़े सुधार वज़न की आवश्यकता हो सकती है। हालाँकि, इसका परिणाम सुधार वज़न से केन्द्रापसारक बलों द्वारा संकीर्ण रोटर के विरूपण के कारण एक «प्रेरित असंतुलन» भी होता है। (उदाहरण के लिए देखें, दृढ़ रोटरों (rigid rotors) के संतुलन के लिए पद्धतिगत निर्देश GOST 22061-76 के अनुसार — आधुनिक अंतरराष्ट्रीय समकक्ष ISO 21940-11 है, जो पहले ISO 1940-1 था — खंड 10, "Rotor–supports system")।
यह संकीर्ण पंखे के इम्पेलरों पर ध्यान देने योग्य है, जहाँ, द्रव्यमान असंतुलन के अतिरिक्त, एक वायुगतिकीय असंतुलन भी मौजूद है: असमान ब्लेड ज्यामिति असमान ब्लेड लोडिंग और इसलिए एक शुद्ध रेडियल बल उत्पन्न करती है। सुधार वज़न के केन्द्रापसारक बल की तरह, यह बल भी गति के वर्ग के साथ बढ़ता है, लेकिन यह ऑपरेटिंग पॉइंट पर भी निर्भर करता है — वायु घनत्व, डैम्पर की स्थिति, डक्ट प्रतिरोध — इसलिए एक ड्यूटी पॉइंट पर संतुलित सुधार वज़न दूसरे पर इष्टतम नहीं रहेगा। इसलिए वायुगतिकीय घटक को ब्लेड ज्यामिति को पुनर्स्थापित करके ठीक किया जाना चाहिए, द्रव्यमान जोड़कर नहीं।
विद्युतचुंबकीय बल एक विद्युत मशीन में (विलक्षण एयर गैप से उत्पन्न असंतुलित चुंबकीय खिंचाव, टूटी हुई छड़ें, शॉर्ट लैमिनेशन) फिर से अलग ढंग से व्यवहार करती हैं: ये एयर-गैप फ्लक्स द्वारा नियंत्रित होती हैं, घूर्णन गति से नहीं, और ये अधिकतर मशीन को लाइन आवृत्ति की दोगुनी मात्रा पर और पोल-पास साइडबैंड पर उत्तेजित करती हैं, न कि 1× पर। चूंकि ये घूर्णन आवृत्ति के अलावा अन्य आवृत्तियों पर कार्य करती हैं, इसलिए संतुलन इनकी बिल्कुल भी भरपाई नहीं कर सकता। संक्षेप में, संतुलन केवल 1× द्रव्यमान-संबंधित उत्तेजना को दूर करता है — यह किसी मशीन में कंपन के हर स्रोत को समाप्त नहीं कर सकता।
तंत्रों का कंपन
कंपन तंत्र के डिज़ाइन की उस प्रतिक्रिया है जो आवर्ती उत्तेजक बल के प्रभावों के प्रति होती है। यह बल विभिन्न प्रकृतियों का हो सकता है।
असंतुलित रोटर के कारण उत्पन्न अपकेंद्रीय बल "भारी बिंदु" पर लगने वाला एक अप्रतिपूरित बल है। रोटर को संतुलित करके इस बल और इसके कारण होने वाले कंपन को समाप्त किया जा सकता है।
पुर्जों के निर्माण और संयोजन में होने वाली त्रुटियों के कारण "ज्यामितीय" प्रकृति के अंतःक्रियात्मक बल उत्पन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, ये बल शाफ्ट के गर्दन के गैर-गोलाकार होने, गियर के दांतों के प्रोफाइल में त्रुटियों, बेयरिंग रेसवे की लहरदारता, शाफ्ट के गलत संरेखण आदि के परिणामस्वरूप उत्पन्न हो सकते हैं। जर्नल के गैर-वृत्ताकार होने की स्थिति में, शाफ्ट अक्ष शाफ्ट के घूर्णन कोण के आधार पर विस्थापित हो जाएगा। हालांकि यह कंपन रोटर की गति पर भी होता है, लेकिन संतुलन द्वारा इसे समाप्त करना लगभग असंभव है।
पंखों और अन्य ब्लेड युक्त तंत्रों के इम्पेलरों के घूर्णन से उत्पन्न वायुगतिकीय बल। हाइड्रोलिक पंपों, टर्बाइनों आदि के इम्पेलरों के घूर्णन से उत्पन्न जलगतिकीय बल।
विद्युत मशीनों के संचालन से उत्पन्न होने वाले विद्युत-चुंबकीय बल, जैसे असममित रोटर वाइंडिंग्स, शॉर्ट-सर्किटेड वाइंडिंग्स आदि।
कंपन का परिमाण (जैसे इसका आयाम Av) न केवल वृत्तीय आवृत्ति ω के साथ तंत्र पर कार्य करने वाले उत्तेजक बल Fv पर निर्भर करता है, बल्कि तंत्र की कठोरता k, इसके द्रव्यमान m, साथ ही अवमंदन गुणांक C पर भी निर्भर करता है, जैसा कि नीचे दिया गया सूत्र (1) दर्शाता है।
विभिन्न प्रकार के सेंसरों का उपयोग कंपन और संतुलन तंत्र को मापने के लिए किया जा सकता है, जिनमें शामिल हैं:
- वाइब्रेशन त्वरण (एक्सेलेरोमीटर) मापने के लिए डिज़ाइन किए गए पूर्ण कंपन सेंसर और कंपन वेग सेंसर;
- सापेक्ष कंपन के सेंसर - भंवर-धारा या कैपेसिटिव, जो कंपन विस्थापन को मापने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं;
- कुछ मामलों में (जब तंत्र का डिज़ाइन इसकी अनुमति देता है), बल सेंसर का उपयोग इसके कंपन भार का आकलन करने के लिए भी किया जा सकता है; विशेष रूप से, इनका व्यापक रूप से हार्ड-बेयरिंग बैलेंसिंग मशीन सपोर्ट के कंपन भार को मापने के लिए उपयोग किया जाता है।
तो, कंपन किसी मशीन की बाहरी बलों की क्रिया पर प्रतिक्रिया है। कंपन की तीव्रता न केवल तंत्र पर लगने वाले बल की तीव्रता पर निर्भर करती है, बल्कि तंत्र के डिजाइन की कठोरता पर भी निर्भर करती है। एक ही बल विभिन्न प्रकार के कंपन उत्पन्न कर सकता है। कठोर-बेयरिंग मशीन में, भले ही कंपन छोटा हो, बेयरिंग्स पर महत्वपूर्ण गतिशील भार पड़ सकते हैं। इसीलिए कठोर-बेयरिंग मशीनों का संतुलन करते समय कंपन सेंसर (वाइब्रेशन एक्सेलेरोमीटर) के बजाय बल सेंसर का उपयोग किया जाता है।
जब असंतुलित अपकेंद्री बलों की क्रिया से समर्थन में स्पष्ट विकृति और कंपन उत्पन्न होता है, तब अपेक्षाकृत लचीले समर्थन वाले तंत्रों में कंपन सेंसरों का उपयोग किया जाता है। कठोर समर्थन वाले तंत्रों में, जब असंतुलन के कारण उत्पन्न महत्वपूर्ण बल भी पर्याप्त कंपन नहीं उत्पन्न करते, तब बल सेंसरों का उपयोग किया जाता है।
अनुनाद एक ऐसा कारक है जो बैलेंसिंग को रोकता है।
पहले हमने उल्लेख किया था कि रोटर कठोर और लचीले में विभाजित होते हैं। रोटर की कठोरता या लचीलापन उस आधार (फाउंडेशन) की कठोरता या गतिशीलता से भ्रमित नहीं होना चाहिए जिस पर रोटर स्थापित होता है। एक रोटर को कठोर माना जाता है जब केंद्रापसारक बलों के प्रभाव में उसकी विकृति (मुड़ना) नगण्य हो सकती है। लचीले रोटर की विकृति अपेक्षाकृत अधिक होती है और इसे नगण्य नहीं माना जा सकता।
इस लेख में, हम केवल कठोर रोटर्स के संतुलन पर विचार करते हैं। एक कठोर (अपरिवर्तनीय) रोटर को फिर कठोर या गतिशील (लचीले) समर्थन पर स्थापित किया जा सकता है। यह स्पष्ट है कि समर्थन की यह कठोरता/लचीलापन भी सापेक्ष है, जो रोटर की गति और उत्पन्न होने वाले अपकेंद्री बलों की तीव्रता पर निर्भर करता है। एक शर्तीय सीमा रोटर समर्थन की प्राकृतिक कम्पन आवृत्ति है।
यांत्रिक प्रणालियों के लिए, प्राकृतिक कंपन की आकृति और आवृत्ति यांत्रिक प्रणाली के तत्वों के द्रव्यमान और लोचशीलता द्वारा निर्धारित होती है। अर्थात्, प्राकृतिक कंपन की आवृत्ति यांत्रिक प्रणाली का एक आंतरिक गुण है और यह बाहरी बलों पर निर्भर नहीं करती है। संतुलन की अवस्था से विस्थापित होने पर, लोचशीलता के कारण समर्थन संतुलन की स्थिति में लौटने की प्रवृत्ति रखते हैं। लेकिन विशाल रोटर की जड़त्व के कारण, यह प्रक्रिया दमित दोलनों की प्रकृति की होती है। ये कंपन रोटर-आधार प्रणाली के प्राकृतिक कंपन हैं। उनकी आवृत्ति रोटर के द्रव्यमान और आधारों की लोचशीलता के अनुपात पर निर्भर करती है, जैसा कि नीचे दिया गया सूत्र (2) दिखाता है।
जब रोटर घूमना शुरू करता है और उसकी घूर्णन आवृत्ति प्राकृतिक कम्पन की आवृत्ति के समीप पहुँचती है, तो कम्पन का आयाम तीव्रता से बढ़ जाता है, जो संरचना के विनाश का कारण बन सकता है।
यांत्रिक अनुनाद की घटना होती है। अनुनाद के निकट प्रतिक्रिया गुणवत्ता कारक Q = 1/(2ζ) से बढ़ जाती है, जो मशीन संरचनाओं के लिए आमतौर पर 3 से 17 होता है, और शिखर संकीर्ण हो सकता है: कुछ प्रतिशत के क्रम का गति परिवर्तन कंपन के स्तर को कई गुना बदल सकता है। अनुनाद के पार फेज लैग 180 डिग्री झूलता है, शिखर पर 90 डिग्री से गुज़रता है।
यदि तंत्र का डिज़ाइन असफल हो और रोटर की परिचालन आवृत्ति प्राकृतिक कंपन की आवृत्ति के करीब हो, तो अस्वीकार्य रूप से उच्च कंपन के कारण तंत्र का संचालन असंभव हो जाता है। इस स्थिति में सामान्य विधियों से संतुलन संभव नहीं है, क्योंकि गति में एक छोटा सा परिवर्तन भी कंपन के मापदंडों को नाटकीय रूप से बदल देता है। अनुनाद के क्षेत्र में संतुलन के लिए विशेष विधियों का उपयोग किया जाता है जिन पर इस लेख में विचार नहीं किया गया है।
कोस्टिंग (रोटर घूर्णन बंद करने पर) में या झटका विधि द्वारा तंत्र की प्राकृतिक कम्पन आवृत्ति निर्धारित करना संभव है, जिसके बाद झटके पर प्रणाली की प्रतिक्रिया का स्पेक्ट्रल विश्लेषण किया जाता है।
ऐसे तंत्रों के लिए जिनकी कार्यशील घूर्णन आवृत्ति अनुनाद आवृत्ति से अधिक है, अर्थात सुपरक्रिटिकल (पोस्ट-रेज़ोनेंट) मोड में काम करते हैं, समर्थनों को गतिशील माना जाता है और मापन के लिए वाइब्रेशन सेंसर, मुख्यतः वाइब्रेशन एक्सेलेरोमीटर, जो संरचनात्मक तत्वों का त्वरण मापते हैं, का उपयोग किया जाता है। प्री-रेज़ोनेंस मोड में काम करने वाले तंत्रों के लिए, समर्थनों को कठोर माना जाता है। इस स्थिति में, बल सेंसर का उपयोग किया जाता है।
एक यांत्रिक प्रणाली के रैखिक और गैर-रैखिक मॉडल। गैर-रैखिकता एक ऐसा कारक है जो संतुलन बनाने से रोकता है।
कठोर रोटरों का संतुलन करते समय, संतुलन गणनाओं के लिए रैखिक मॉडल नामक गणितीय मॉडल का उपयोग किया जाता है। रैखिक मॉडल का अर्थ है कि ऐसे मॉडल में एक मात्रा दूसरी मात्रा के अनुपाती (रैखिक) होती है। उदाहरण के लिए, यदि रोटर पर असंतुलित द्रव्यमान दोगुना हो जाता है, तो कंपन मान भी दोगुना हो जाएगा। कठोर रोटरों के लिए रैखिक मॉडल का उपयोग किया जा सकता है, क्योंकि वे विकृत नहीं होते।
लचीले रोटरों के लिए रैखिक मॉडल अब लागू नहीं किया जा सकता। लचीले रोटर के लिए, यदि घूर्णन के दौरान भारी बिंदु का द्रव्यमान बढ़ जाता है, तो अतिरिक्त विकृति उत्पन्न होगी, और द्रव्यमान के साथ-साथ भारी बिंदु के स्थान का त्रिज्या भी बढ़ जाएगा। इसलिए, लचीले रोटर के लिए कंपन दो गुना से अधिक बढ़ जाएगा, और सामान्य गणना विधियाँ काम नहीं करेंगी।
अरैखिकता का एक और स्रोत बड़े विक्षेपण पर समर्थन की कठोरता में परिवर्तन है: छोटे विक्षेपण पर संरचनात्मक तत्वों का एक समूह भार उठाता है, जबकि बड़े विक्षेपण पर अन्य तत्व सक्रिय हो जाते हैं। यही कारण है कि आप ऐसे तंत्रों को संतुलित नहीं कर सकते जो नींव पर स्थिर नहीं हैं, बल्कि, उदाहरण के लिए, केवल फर्श पर रखे गए हैं। महत्वपूर्ण कंपन के साथ, असंतुलन का बल तंत्र को फर्श से उठा सकता है, जिससे प्रणाली की कठोरता विशेषताएँ काफी बदल जाती हैं। मोटर के पैर मज़बूती से बांधे जाने चाहिए, बोल्ट माउंट कसे होने चाहिए, वॉशर की मोटाई पर्याप्त माउंटिंग कठोरता प्रदान करनी चाहिए, आदि। यदि बेयरिंग टूटी हुई हों, तो महत्वपूर्ण शाफ्ट मिसअलाइनमेंट और झटके संभव हैं, जिसके परिणामस्वरूप खराब रैखिकता और गुणवत्तापूर्ण संतुलन करने में असमर्थता भी होगी।
संतुलन उपकरण और संतुलन मशीनें
याद रखें कि संतुलन वह प्रक्रिया है जिसमें जड़त्व के मुख्य केंद्रीय अक्ष को रोटर के घूर्णन अक्ष के साथ संरेखित किया जाता है।
यह प्रक्रिया दो तरीकों से की जा सकती है।
पहली विधि में रोटर के ट्रूनियन को इस तरह मशीनिंग करना शामिल है कि ट्रूनियन के केंद्रों से गुज़रने वाली धुरी रोटर की मुख्य केंद्रीय जड़त्व अक्ष से मेल खाए। ऐसी तकनीक व्यवहार में बहुत कम उपयोग की जाती है और इस लेख में इस पर विस्तार से चर्चा नहीं की जाएगी।
दूसरा (सबसे आम) तरीका रोटर पर सुधार भारों को स्थानांतरित करने, स्थापित करने या हटाने से संबंधित है, जिन्हें इस प्रकार रखा जाता है कि रोटर का जड़त्व अक्ष उसके घूर्णन अक्ष के जितना संभव हो उतना निकट हो।
संतुलन के दौरान सुधार भारों को स्थानांतरित करना, जोड़ना या हटाना विभिन्न तकनीकी प्रक्रियाओं द्वारा किया जा सकता है, जैसे ड्रिलिंग, मिलिंग, सर्फेसिंग, वेल्डिंग, स्क्रू करना या अनस्क्रू करना, लेजर या इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा जलाना, इलेक्ट्रोलाइसिस, विद्युत-चुंबकीय सर्फेसिंग आदि।
संतुलन प्रक्रिया दो तरीकों से पूरी की जा सकती है:
- फील्ड संतुलन (in situ) — असेंबल किया गया रोटर अपने ही बेयरिंगों में, अपनी ही नींव पर, अपनी ही परिचालन गति पर, एक पोर्टेबल बैलेंसिंग किट का उपयोग करके संतुलित किया जाता है;
- शॉप संतुलन — रोटर को अलग करके एक समर्पित बैलेंसिंग मशीन पर संतुलित किया जाता है।
अपने बेयरिंग्स में रोटरों के संतुलन के लिए, आमतौर पर विशेष संतुलन उपकरणों (किट) का उपयोग किया जाता है, जो संतुलित रोटर के कंपन को उसकी घूर्णन आवृत्ति पर वेक्टर रूप में मापने की अनुमति देते हैं, अर्थात कंपन के आयाम और फेज दोनों को मापने की। वर्तमान में, उपरोक्त उपकरण माइक्रोप्रोसेसर तकनीक के आधार पर निर्मित होते हैं और (कंपन मापन और विश्लेषण के अलावा) सुधार वज़न के मापदंडों की स्वचालित गणना प्रदान करते हैं, जिन्हें रोटर पर स्थापित किया जाना चाहिए ताकि उसका असंतुलन दूर हो सके।
इन उपकरणों में शामिल हैं:
- कंप्यूटर या औद्योगिक नियंत्रक पर आधारित एक माप और गणना इकाई;
- दो (या अधिक) कंपन सेंसर;
- एक फेज कोण सेंसर;
- साइट पर सेंसरों को माउंट करने के लिए सहायक उपकरण;
- विशेषीकृत सॉफ़्टवेयर, जिसे एक, दो या अधिक सुधार समतलों में रोटर कंपन मापदंडों के मापन का पूरा चक्र करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
वर्तमान में दो प्रकार की संतुलन मशीनें सबसे आम हैं:
- Soft-bearing मशीनें (लचीले सपोर्ट के साथ);
- Hard-bearing मशीनें (दृढ़ सपोर्ट के साथ)।
Soft-bearing (अनुनाद-से-ऊपर) मशीनें अपेक्षाकृत लचीले समर्थन रखती हैं, उदाहरण के लिए फ्लैट स्प्रिंग्स के आधार पर। इन समर्थनों की प्राकृतिक कंपन आवृत्ति आमतौर पर संतुलित रोटर की घूर्णन आवृत्ति से 2 से 3 गुना कम होती है, जो इन पर स्थापित होता है, इसलिए मशीन अनुनाद से ऊपर चलती है। इन अनुनाद-से-ऊपर मशीनों के समर्थनों की गति मापने के लिए आमतौर पर वाइब्रेशन सेंसर (एक्सेलेरोमीटर, वाइब्रेशन वेलोसिटी सेंसर, आदि) का उपयोग किया जाता है।
Hard-bearing (अनुनाद-पूर्व) मशीनें अपेक्षाकृत कठोर समर्थन का उपयोग करती हैं, जिनकी कंपन की प्राकृतिक आवृत्तियाँ संतुलित किए जा रहे रोटर की घूर्णन आवृत्ति से 2 से 3 गुना अधिक होनी चाहिए, ताकि मशीन अनुनाद से नीचे चले। प्री-रेज़ोनेंस मशीन के समर्थनों पर गतिशील भार मापने के लिए आमतौर पर फोर्स ट्रांसड्यूसर का उपयोग किया जाता है।
प्री-रेज़ोनेंस (हार्ड-बेयरिंग) संतुलन मशीनों का लाभ यह है कि उन पर संतुलन अपेक्षाकृत कम रोटर गति (400 से 500 rpm तक) पर किया जा सकता है, जो मशीन और उसकी नींव के डिज़ाइन को बहुत सरल बनाता है, और संतुलन की उत्पादकता तथा सुरक्षा को बढ़ाता है।
कठोर रोटरों का संतुलन
महत्वपूर्ण!
- संतुलन केवल उस कंपन को समाप्त करता है जो रोटर द्रव्यमान के उसके घूर्णन अक्ष के सापेक्ष असममित वितरण के कारण उत्पन्न होती है। संतुलन अन्य प्रकार के कंपन को समाप्त नहीं करता!
- तकनीकी तंत्र, जिनका डिज़ाइन घूर्णन की परिचालन आवृत्ति पर अनुनाद की अनुपस्थिति सुनिश्चित करता है, आधार पर विश्वसनीय रूप से स्थिर किए गए, सेवा योग्य बेयरिंग्स में स्थापित, संतुलन के अधीन होते हैं।
- दोषपूर्ण मशीनरी को बैलेंसिंग से पहले ठीक किया जाना चाहिए। अन्यथा, गुणवत्तापूर्ण बैलेंसिंग संभव नहीं है।
संतुलन करना मरम्मत का विकल्प नहीं है!
संतुलन का मुख्य कार्य प्रतिपूरक भारों का द्रव्यमान और स्थान खोजना है, जो केन्द्रापसारक बलों का प्रतिकार करें।
जैसा कि ऊपर बताया गया है, कठोर रोटरों के लिए, आमतौर पर दो प्रतिकारी भार लगाना आवश्यक और पर्याप्त होता है। इससे रोटर असंतुलन के स्थैतिक और युगल दोनों घटक समाप्त हो जाएंगे। संतुलन के दौरान कंपन मापने की सामान्य योजना इस प्रकार है।
कंपन सेंसर बिंदु 1 और 2 पर बेयरिंग सपोर्ट पर लगाए जाते हैं। रोटर पर एक परिक्रमण चिह्न लगाया जाता है, आमतौर पर रिफ्लेक्टिव टेप के साथ। यह परिक्रमण चिह्न लेजर टैकोमीटर द्वारा रोटर की गति और कंपन संकेत के चरण को निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है।
डायनामिक बैलेंसिंग कैसे की जाती है (तीन-रन विधि)
अधिकांश मामलों में गतिज संतुलन तीन-प्रारंभ विधि द्वारा किया जाता है। यह विधि इस तथ्य पर आधारित है कि ज्ञात द्रव्यमान के परीक्षण वज़न क्रमशः तल 1 और 2 में रोटर पर रखे जाते हैं और कंपन के मापदंडों में परिवर्तनों के परिणामों के आधार पर संतुलन वज़न का भार और स्थान गणना किया जाता है।
जिस तल में सुधार भार स्थापित किया जाता है उसे कहा जाता है सुधार विमान. सुधार तल स्थित हैं रोटर पर ही — आमतौर पर रोटर बॉडी के दोनों सिरों पर, पंखे या इम्पेलर डिस्क पर, या समर्पित संतुलन रिंगों पर। इन्हें शाफ्ट के साथ जितना डिज़ाइन अनुमति दे उतना दूर चुना जाना चाहिए, ताकि मध्यम भार पर्याप्त सुधारात्मक आघूर्ण उत्पन्न करे। यह उस जैसा नहीं है मापन बिंदु, जो bearing housings पर होते हैं (चित्र 6 देखें)।
पहली स्टार्ट-अप पर प्रारंभिक कंपन मापा जाता है (Balanset सॉफ्टवेयर में यह Run 0 है)। फिर ज्ञात द्रव्यमान का एक परीक्षण भार रोटर पर, बेयरिंग्स में से किसी एक के करीब, रखा जाता है। दूसरा स्टार्ट-अप (Run 1) किया जाता है और कंपन के मापदंड मापे जाते हैं, जो परीक्षण भार लगाने के कारण बदलने चाहिए। फिर पहले तल में परीक्षण भार हटाकर दूसरे तल में लगाया जाता है। तीसरा परीक्षण रन (Run 2) किया जाता है और कंपन के मापदंड मापे जाते हैं। परीक्षण भार हटा दिया जाता है और सॉफ्टवेयर स्वचालित रूप से संतुलन वज़न के द्रव्यमान और स्थापना कोणों की गणना करता है।
गणना किए गए सुधार वज़न फिर उनके तलों में स्थापित किए जाते हैं और एक जांच रन किया जाता है — Balanset सॉफ्टवेयर में यह Run T (Trim) है। अवशिष्ट कंपन की तुलना सहनशीलता से की जाती है। यदि परिणाम अभी भी लक्ष्य से ऊपर है, तो सॉफ्टवेयर पहले से निर्धारित प्रभाव गुणांकों का पुनः उपयोग करता है, इसलिए नए परीक्षण-भार रन की आवश्यकता नहीं है — केवल एक छोटा अतिरिक्त ट्रिम सुधार गणना और स्थापित किया जाता है।
परीक्षण वज़न स्थापित करने का उद्देश्य यह निर्धारित करना है कि प्रणाली असंतुलन में परिवर्तनों पर कैसे प्रतिक्रिया करती है। परीक्षण वज़न का भार और स्थान ज्ञात होते हैं, इसलिए सॉफ्टवेयर तथाकथित प्रभाव गुणांकों की गणना कर सकता है, जो दिखाते हैं कि एक ज्ञात असंतुलन को शामिल करने से कंपन के मापदंड कैसे प्रभावित होते हैं। प्रभाव गुणांक स्वयं यांत्रिक प्रणाली की विशेषताएँ हैं और समर्थनों की कठोरता तथा रोटर-समर्थन प्रणाली के द्रव्यमान (जड़त्व) पर निर्भर करते हैं।
एक ही डिज़ाइन के समान प्रकार के तंत्रों के लिए प्रभाव गुणांक लगभग समान होंगे। इन्हें कंप्यूटर की मेमोरी में संग्रहीत करके बिना परीक्षण चलाए समान प्रकार के तंत्रों के संतुलन के लिए उपयोग किया जा सकता है, जिससे संतुलन की उत्पादकता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। ध्यान दें कि परीक्षण भारों का द्रव्यमान इस प्रकार चुनना चाहिए कि परीक्षण भार स्थापित करने पर कंपन पैरामीटरों में स्पष्ट परिवर्तन हो। अन्यथा प्रभाव गुणांकों की गणना में त्रुटि बढ़ जाती है और संतुलन की गुणवत्ता खराब हो जाती है।
जैसा कि आप Fig. 1 से देख सकते हैं, केन्द्रापसारक बल रेडियल दिशा में कार्य करता है, अर्थात रोटर अक्ष के लंबवत। इसलिए, कंपन सेंसर ऐसे स्थापित किए जाने चाहिए कि उनकी संवेदनशीलता की धुरी भी रेडियल दिशा की ओर संकेत करे। सामान्यतः, क्षैतिज दिशा में नींव की कठोरता कम होती है, इसलिए क्षैतिज दिशा में कंपन अधिक होता है। इसलिए, संवेदनशीलता बढ़ाने के लिए, सेंसर ऐसे लगाए जाने चाहिए कि उनकी संवेदनशीलता की धुरी क्षैतिज दिशा में भी निर्देशित हो। यद्यपि इसमें कोई मूलभूत अंतर नहीं है। रेडियल दिशा में कंपन के अतिरिक्त, रोटर घूर्णन अक्ष के साथ अक्षीय दिशा के कंपन की भी निगरानी करनी चाहिए। यह कंपन सामान्यतः असंतुलन से नहीं, बल्कि अन्य कारणों से होता है, जो मुख्यतः कपलिंग के माध्यम से जुड़े शाफ्टों के असंरेखण से संबंधित होते हैं।
इस कंपन को संतुलन से समाप्त नहीं किया जा सकता, इस स्थिति में अलाइनमेंट आवश्यक है। व्यवहार में, ऐसी मशीनों में आमतौर पर रोटर का असंतुलन और शाफ्ट की मिसअलाइनमेंट दोनों होते हैं, जो कंपन को समाप्त करने के कार्य को कहीं अधिक कठिन बना देते हैं। ऐसे मामलों में, पहले मशीन को केंद्रित करना और फिर उसे संतुलित करना आवश्यक है। (हालांकि मज़बूत टॉर्क असंतुलन के साथ, नींव संरचना के «मरोड़» के कारण अक्षीय दिशा में भी कंपन होता है।)
संबंधित लेख (संतुलन स्टैंड के उदाहरण)
संतुलन तंत्र की गुणवत्ता का आकलन करने के लिए मानदंड
रोटरों (तंत्रों) की संतुलन गुणवत्ता का मूल्यांकन दो तरीकों से किया जा सकता है। पहली विधि में संतुलन प्रक्रिया के दौरान निर्धारित अवशिष्ट असंतुलन की मात्रा की तुलना अवशिष्ट असंतुलन की सहनशीलता से की जाती है। विभिन्न रोटर वर्गों के लिए ये सहनशीलताएँ इसमें निर्दिष्ट हैं आईएसओ 21940-11 (पूर्व में ISO 1940-1)।
सहनशीलता की गणना कैसे की जाती है (ISO 21940-11)। मानक एक बैलेंस गुणवत्ता ग्रेड G निर्दिष्ट करता है, जो स्वीकार्य विशिष्ट असंतुलन e का गुणनफल हैप्रति और सेवा कोणीय वेग ω, mm/s में व्यक्त:
- ω = 2π·n / 60 [rad/s], जहाँ n rpm में सेवा गति है;
- ईप्रति = G · 1000 / ω [g·mm/kg] (संख्यात्मक रूप से द्रव्यमान-केंद्र ऑफसेट के µm के बराबर) — समतुल्य रूप से eप्रति = 9549 · G / n;
- यूप्रति = ईप्रति · m [g·mm], जहाँ m रोटर का द्रव्यमान kg में है।
हल किया गया उदाहरण। रोटर m = 50 kg, सेवा गति n = 3000 rpm, ग्रेड G 6.3 (पंखे, पंप, मानक इलेक्ट्रिक मोटर): ω = 2π·3000/60 = 314.2 rad/s; eप्रति = 6.3 · 1000 / 314.2 = 20.1 g·mm/kg (क्रॉस-चेक: 9549 · 6.3 / 3000 ≈ 20.1); Uप्रति = 20.1 · 50 ≈ 1000 g·mm पूरे रोटर के लिए।
दो तलों के बीच सहनशीलता को विभाजित करना। उस रोटर के लिए जिसका द्रव्यमान केंद्र सुधार तलों के बीच स्थित है, कुल सहनशीलता को द्रव्यमान केंद्र से प्रत्येक तल की दूरी के व्युत्क्रम अनुपात में विभाजित किया जाता है; एक सममित रोटर के लिए यह बस प्रत्येक तल में आधा है — ऊपर दिए गए उदाहरण में लगभग 500 g·mm प्रति तल। किसी भी तल को Uप्रति.
विशिष्ट ग्रेड: G 0.4 — जायरोस्कोप, सटीक ग्राइंडरों के स्पिंडल · G 1 — ग्राइंडिंग-मशीन स्पिंडल, सटीक आर्मेचर · G 2.5 — टर्बाइन, टर्बो-जनरेटर, मशीन-टूल ड्राइव · G 6.3 — सामान्य इंजीनियरिंग: पंखे, पंप इम्पेलर, फ्लाईव्हील, मानक इलेक्ट्रिक मोटर · G 16 — विशेष आवश्यकताओं वाले कार्डन शाफ्ट, कृषि मशीनरी, क्रशर · G 40 — कार के पहिये, ड्राइव शाफ्ट (कार्डन शाफ्ट) · G 100 — उच्च गति डीज़ल इंजनों की क्रैंकशाफ्ट ड्राइव।
हालाँकि, निर्दिष्ट सहनशीलताओं का अनुपालन तंत्र की परिचालन विश्वसनीयता को पूरी तरह से सुनिश्चित नहीं कर सकता है, जो इसके कंपन के न्यूनतम स्तर को प्राप्त करने से संबंधित है। यह इस तथ्य से समझाया जाता है कि तंत्र की कंपन की तीव्रता केवल इसके रोटर के अवशिष्ट असंतुलन से जुड़ी बल की तीव्रता द्वारा ही निर्धारित नहीं होती, बल्कि यह कई अन्य मापदंडों पर भी निर्भर करती है, जिनमें शामिल हैं: तंत्र के संरचनात्मक तत्वों की कठोरता k, इसका द्रव्यमान m, डैम्पिंग गुणांक, तथा घूर्णन आवृत्ति। इसलिए, कई मामलों में तंत्र के गतिशील गुणों (इसके संतुलन की गुणवत्ता सहित) का अनुमान लगाने के लिए, तंत्र के अवशिष्ट कम्पन के स्तर का अनुमान लगाने की अनुशंसा की जाती है, जिसे कई मानकों द्वारा विनियमित किया जाता है।
औद्योगिक मशीनों के अनुमेय कंपन स्तर के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला मानक ISO 20816-3 है (पहले ISO 10816-3)। यह 15 kW से अधिक शक्ति वाली मशीनों को कवर करता है जो 120 से 15,000 rpm पर चलती हैं, और उन्हें दो आयामों में वर्गीकृत करता है: पावर समूह के अनुसार (समूह 1 — 300 kW से अधिक; समूह 2 — 15 से 300 kW) और समर्थन प्रकार के अनुसार (कठोर या लचीला)। हर संयोजन की अपनी A/B, B/C और C/D क्षेत्र सीमाएँ mm/s RMS में होती हैं। इस दायरे से बाहर की मशीनों के लिए श्रृंखला के समर्पित भाग हैं (टर्बाइन सेट — ISO 20816-2, हाइड्रोलिक मशीनें, रेसिप्रोकेटिंग मशीनें, पंप) या उत्पाद मानक जैसे औद्योगिक पंखों के लिए ISO 14694।
गैर-घूर्णनशील भागों पर मूल्यांकित सामान्य मशीनों के लिए, क्लासिक आईएसओ 10816-1 ज़ोन (अब ISO 20816-1 का हिस्सा) कंपन वेग की निम्नलिखित सीमाएँ देते हैं, mm/s RMS:
| कक्षा | ए/बी | बी/सी | सी/डी |
|---|---|---|---|
| Class I (छोटी मशीनें, 15 kW तक) | 0.71 | 1.80 | 4.50 |
| Class II (मध्यम मशीनें, 15–75 kW) | 1.12 | 2.80 | 7.10 |
| Class III (बड़ी मशीनें, दृढ़ नींव) | 1.80 | 4.50 | 11.20 |
| Class IV (बड़ी मशीनें, लचीली नींव) | 2.80 | 7.10 | 18.00 |
ज़ोन A नई मशीनों के कंपन के अनुरूप है; ज़ोन B असीमित दीर्घकालिक संचालन के लिए स्वीकार्य है; ज़ोन C केवल सीमित संचालन की अनुमति देता है; ज़ोन D इतनी गंभीर कंपन को दर्शाता है जो नुकसान पहुँचा सकती है।
मानक और संदर्भ
- आईएसओ 21940-11:2016 — यांत्रिक कंपन — रोटर संतुलन — भाग 11: कठोर व्यवहार वाले रोटरों के लिए प्रक्रियाएँ और सहनशीलताएँ। (ISO 1940-1 का स्थान लेता है, जिसे वापस ले लिया गया है।) G-ग्रेड और सहनशीलता कैलकुलेटर →
- आईएसओ 21940-2 — यांत्रिक कंपन — रोटर संतुलन — भाग 2: शब्दावली। (स्थैतिक, युगल, अर्ध-स्थैतिक और गतिशील असंतुलन की परिभाषाएँ।)
- आईएसओ 20816-1:2016 — यांत्रिक कंपन — मशीन कंपन का मापन और मूल्यांकन — भाग 1: सामान्य दिशानिर्देश। (ISO 10816-1 और ISO 7919-1 का स्थान लेता है।) मूल्यांकन ज़ोन →
- आईएसओ 20816-3:2022 — यांत्रिक कंपन — मशीन कंपन का मापन और मूल्यांकन — भाग 3: 15 kW से अधिक नाममात्र शक्ति और 120 r/min से 15 000 r/min के बीच नाममात्र गति वाली औद्योगिक मशीनें। (ISO 10816-3:2009 का स्थान लेता है।)
- आईएसओ 14694:2003 — औद्योगिक पंखे — बैलेंस गुणवत्ता और कंपन स्तरों के लिए विनिर्देश।
FAQ
क्या बैलेंसिंग से कंपन पूरी तरह खत्म हो जाता है?
नहीं। बैलेंसिंग प्रक्रिया रोटर के द्रव्यमान के उसके घूर्णन अक्ष के सापेक्ष असममित वितरण के कारण होने वाले कंपन को दूर करती है। गलत संरेखण, बेयरिंग दोष, वायुगतिकीय/जलगतिकीय बल, विद्युत चुम्बकीय बल और अन्य कारणों से उत्पन्न कंपन के लिए अलग निदान और सुधारात्मक कार्रवाई की आवश्यकता होती है।
अनुनाद के निकट संतुलन विफल क्यों हो सकता है?
अनुनाद के निकट, गति में मामूली बदलाव से कंपन आयाम में बड़े परिवर्तन और 180° का कला विस्थापन हो सकता है। ऐसी स्थितियों में मापन परिणाम अस्थिर हो जाते हैं, और विशेष विधियों के बिना पारंपरिक संतुलन प्रक्रियाएं अभिसरित नहीं हो सकती हैं।
आपको एक-तल बनाम दो-तल संतुलन की आवश्यकता कब होती है?
एक तल डिस्क के आकार के रोटरों के लिए पर्याप्त है, जहाँ रोटर की अक्षीय लंबाई व्यास की तुलना में छोटी है — एक अंगूठे के नियम के रूप में L/D < 0.5 — और सेवा गति पहली महत्वपूर्ण गति से काफी नीचे है। सामान्य उदाहरण: एक ग्राइंडिंग व्हील, एक सिंगल-डिस्क फैन इम्पेलर, एक पुली, एक कार का पहिया। ऐसे रोटर में लगभग पूरी तरह स्थैतिक असंतुलन होता है।
दो विमान लंबे रोटरों (L/D ≥ 0.5) के लिए आवश्यक हैं, किसी भी ऐसे रोटर के लिए जिसमें शाफ्ट के साथ दूरी पर दो या अधिक इम्पेलर या डिस्क हों, और जब भी दोनों बेयरिंगों पर कंपन का चरण स्पष्ट रूप से भिन्न हो — जो युगल घटक का संकेत है। एक कठोर रोटर को कभी भी दो तलों से अधिक की आवश्यकता नहीं होती।
संदेह होने पर, दोनों बेयरिंगों को मापें: यदि एक-तल सुधार एक बेयरिंग पर कंपन घटाता है और दूसरे पर बढ़ाता है, तो रोटर में युगल घटक है और उसे दो-तल संतुलन की आवश्यकता है।
संतुलन करने से पहले क्या करना चाहिए?
सुनिश्चित करें कि मशीन चालू हालत में है: नींव पर मज़बूती से लगी हुई हो, बेयरिंग सही हों, कोई गंभीर ढीलापन न हो, और अरैखिकता का कोई स्पष्ट कारण न हो। बैलेंसिंग मरम्मत का विकल्प नहीं है।
मुख्य निष्कर्ष
- संतुलन द्रव्यमान-संबंधी (अपकेंद्री) उत्तेजना को ठीक करता है; यह गलत संरेखण, बेयरिंग क्षति, या विद्युत चुम्बकीय/वायुगतिकीय स्रोतों की समस्या का समाधान नहीं करता है।
- अनुनाद और गैर-रैखिकता पारंपरिक संतुलन को अप्रभावी या असुरक्षित बना सकते हैं।
- कठोर रोटरों के लिए, गतिशील असंतुलन (स्थैतिक + युगल का संयोजन) का सामान्य समाधान दो-तल संतुलन है।
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।
