रोटर संतुलन क्या है? एक व्यापक गाइड

परिभाषा: संतुलन की मूल अवधारणा

Rotor balancing एक घूर्णनशील पिंड (रोटर) के द्रव्यमान वितरण में सुधार की व्यवस्थित प्रक्रिया है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि प्रभावी द्रव्यमान केंद्र रेखा उसकी वास्तविक ज्यामितीय केंद्र रेखा के साथ मेल खाती रहे। जब रोटर असंतुलित होता है, तो घूर्णन के दौरान अपकेन्द्रीय बल उत्पन्न होते हैं, जिससे अत्यधिक कंपन, शोर, बेयरिंग का जीवनकाल कम हो जाता है, और संभावित रूप से विनाशकारी विफलता होती है। संतुलन का लक्ष्य विशिष्ट स्थानों पर सटीक मात्रा में भार जोड़कर या हटाकर इन बलों को न्यूनतम करना है, जिससे कंपन को स्वीकार्य स्तर तक कम किया जा सके।

संतुलन बनाए रखना एक महत्वपूर्ण रखरखाव कार्य क्यों है?

घूर्णन मशीनों में कंपन के सबसे आम कारणों में से एक असंतुलन है। सटीक संतुलन का मतलब सिर्फ़ कंपन कम करना नहीं है; यह एक महत्वपूर्ण रखरखाव गतिविधि है जो महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करती है:

• बढ़ी हुई असर आयु: असंतुलित बल सीधे बियरिंग्स तक पहुँचते हैं। इन बलों को कम करने से बियरिंग्स का जीवनकाल नाटकीय रूप से बढ़ जाता है।
• बेहतर मशीन विश्वसनीयता: कम कंपन से मशीन के सभी घटकों पर तनाव कम हो जाता है, जिसमें सील, शाफ्ट और संरचनात्मक समर्थन शामिल हैं, जिससे कम टूट-फूट होती है।
• Enhanced Safety: उच्च कंपन स्तर के कारण घटकों में खराबी आ सकती है, जिससे कर्मचारियों के लिए महत्वपूर्ण सुरक्षा खतरा पैदा हो सकता है।
• शोर का स्तर कम: यांत्रिक कंपन औद्योगिक शोर का एक प्रमुख स्रोत है। एक अच्छी तरह से संतुलित मशीन बहुत शांत चलती है।
• कम ऊर्जा खपत: जो ऊर्जा अन्यथा कंपन और गर्मी पैदा करने में बर्बाद हो जाती है, उसे उपयोगी कार्य में परिवर्तित कर दिया जाता है, जिससे दक्षता में सुधार होता है।

संतुलन के प्रकार: स्थैतिक बनाम गतिशील

संतुलन प्रक्रियाओं को उनके द्वारा ठीक किए जाने वाले असंतुलन के प्रकार के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। दो मुख्य प्रकार हैं: स्थैतिक संतुलन और गतिशील संतुलन।

स्थैतिक संतुलन (एकल-तल संतुलन)

स्थैतिक असंतुलन तब होता है जब रोटर का द्रव्यमान केंद्र उसके घूर्णन अक्ष से विस्थापित हो जाता है। इसे अक्सर एक "भारी बिंदु" के रूप में देखा जाता है। स्थैतिक संतुलन, भारी बिंदु के विपरीत 180° पर एक एकल सुधार भार लगाकर इसे ठीक करता है। इसे "स्थैतिक" इसलिए कहा जाता है क्योंकि इस प्रकार के असंतुलन का पता रोटर के स्थिर अवस्था में (उदाहरण के लिए, नाइफ-एज रोलर्स पर) लगाया जा सकता है। यह संकीर्ण, डिस्क के आकार के रोटरों जैसे पंखे, ग्राइंडिंग व्हील और फ्लाईव्हील के लिए उपयुक्त है जहाँ लंबाई-से-व्यास का अनुपात छोटा होता है।

गतिशील संतुलन (दो-तल संतुलन)

गतिशील असंतुलन एक अधिक जटिल स्थिति है जिसमें स्थैतिक असंतुलन और "युग्म" असंतुलन दोनों शामिल हैं। युग्म असंतुलन तब होता है जब रोटर के विपरीत सिरों पर दो समान भारी बिंदु होते हैं, जो एक दूसरे से 180° दूर होते हैं। इससे एक हिलती हुई गति या आघूर्ण उत्पन्न होता है, जिसका पता केवल रोटर के घूमने पर ही चलता है। अधिकांश रोटरों के लिए, विशेष रूप से उनके लिए जिनकी लंबाई उनके व्यास से अधिक होती है (जैसे मोटर आर्मेचर, शाफ्ट और टर्बाइन)। इसके लिए रोटर की लंबाई के साथ कम से कम दो अलग-अलग तलों में सुधार करने की आवश्यकता होती है ताकि बल और युग्म असंतुलन दोनों का प्रतिकार किया जा सके।

संतुलन प्रक्रिया: यह कैसे किया जाता है

आधुनिक संतुलन आमतौर पर विशेष उपकरणों और व्यवस्थित दृष्टिकोण का उपयोग करके किया जाता है, अक्सर प्रभाव गुणांक विधि का उपयोग करके:

1. प्रारंभिक रन: मौजूदा असंतुलन के कारण उत्पन्न प्रारंभिक कंपन आयाम और कला कोण को मापने के लिए मशीन को चलाया जाता है। एक कंपन संवेदक और एक टैकोमीटर (कला संदर्भ के लिए) का उपयोग किया जाता है।
2. परीक्षण वजन दौड़: एक ज्ञात परीक्षण भार को सुधार तल में एक ज्ञात कोणीय स्थिति पर रोटर से अस्थायी रूप से जोड़ा जाता है।
3. दूसरा रन: मशीन को फिर से चलाया जाता है और नए कंपन आयाम और कला को मापा जाता है। कंपन में परिवर्तन (वेक्टर अंतर) पूरी तरह से परीक्षण भार के कारण होता है।
4. गणना: यह जानकर कि परीक्षण भार ने कंपन को कैसे प्रभावित किया, संतुलन उपकरण एक "प्रभाव गुणांक" की गणना करता है। इस गुणांक का उपयोग सुधार भार की सटीक मात्रा और उस सटीक कोण को निर्धारित करने के लिए किया जाता है जहाँ मूल असंतुलन को दूर करने के लिए इसे रखा जाना चाहिए।
5. सुधार और सत्यापन: परीक्षण भार हटा दिया जाता है, परिकलित स्थायी सुधार भार स्थापित किया जाता है, और यह सत्यापित करने के लिए अंतिम परीक्षण किया जाता है कि कंपन स्वीकार्य स्तर तक कम हो गया है। द्वि-तल संतुलन के लिए, यह प्रक्रिया दूसरे तल के लिए दोहराई जाती है।

प्रासंगिक मानक और सहनशीलता

स्वीकार्य कंपन स्तर मनमाने नहीं होते। इन्हें अंतर्राष्ट्रीय मानकों द्वारा परिभाषित किया जाता है, विशेष रूप से आईएसओ 21940 श्रृंखला (जिसने पुराने ISO 1940 का स्थान लिया)। ये मानक विभिन्न प्रकार की मशीनों के लिए "संतुलन गुणवत्ता ग्रेड" (जैसे, G 6.3, G 2.5, G 1.0) निर्धारित करते हैं। कम G-संख्या अधिक सख्त सहनशीलता दर्शाती है। इन ग्रेडों का उपयोग किसी दिए गए रोटर के द्रव्यमान और सेवा गति के आधार पर उसके लिए अधिकतम अनुमेय अवशिष्ट असंतुलन की गणना करने के लिए किया जाता है, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि यह परिचालन आवश्यकताओं को पूरा करता है।

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