कठोरता को समझना

1. परिभाषा: कठोरता क्या है?

कठोरता एक मूलभूत भौतिक गुण है जो यह बताता है कि कोई वस्तु या संरचना किसी लागू बल के प्रत्युत्तर में विरूपण या विक्षेपण का किस हद तक प्रतिरोध करती है। संदर्भ में vibration analysisकठोरता (जिसे अक्सर 'k' अक्षर से दर्शाया जाता है) द्रव्यमान (m) और के साथ तीन प्रमुख गुणों में से एक है भिगोना (सी), जो किसी भी यांत्रिक प्रणाली के कंपन व्यवहार को नियंत्रित करते हैं।

उच्च कठोरता वाला घटक दिए गए भार के तहत बहुत कम विक्षेपित होगा, जबकि कम कठोरता वाला घटक काफ़ी विक्षेपित होगा। उदाहरण के लिए, एक मोटी, छोटी स्टील की छड़ में उच्च कठोरता होती है, जबकि एक लंबी, पतली रबर बैंड में बहुत कम कठोरता होती है।

2. कंपन में कठोरता की महत्वपूर्ण भूमिका

किसी प्रणाली की कठोरता उसके निर्धारण में एक प्राथमिक कारक है। प्राकृतिक आवृत्तियोंप्राकृतिक आवृत्ति वह आवृत्ति है जिस पर कोई निकाय दोलन करेगा यदि उसे विक्षुब्ध किया जाए और फिर उसे स्वतंत्र रूप से कंपन करने दिया जाए। इस संबंध को मूल सूत्र द्वारा परिभाषित किया जाता है:

प्राकृतिक आवृत्ति (ωn) ≈ √(k / m)

जहाँ 'k' कठोरता है और 'm' द्रव्यमान है। यह संबंध दर्शाता है कि:

• बढ़ती कठोरता इच्छा बढ़ोतरी प्राकृतिक आवृत्ति.
• कठोरता में कमी इच्छा घटाना प्राकृतिक आवृत्ति.
• द्रव्यमान में वृद्धि इच्छा घटाना प्राकृतिक आवृत्ति.

3. कठोरता और प्रतिध्वनि

यह संबंध अत्यंत महत्वपूर्ण है क्योंकि गूंजअनुनाद तब होता है जब एक बल आवृत्ति (जैसे दौड़ने की गति मशीन का कंपन) सिस्टम की प्राकृतिक आवृत्तियों में से एक से मेल खाता है। जब ऐसा होता है, तो कंपन का आयाम नाटकीय रूप से बढ़ जाता है, जिससे अक्सर समय से पहले ही घिसाव और विनाशकारी विफलता हो जाती है।

इसलिए अनुनाद समस्याओं के निदान और समाधान के लिए कठोरता को समझना आवश्यक है:

• समस्या निदान: यदि कोई मशीन अनुनाद में है, तो विश्लेषक जानता है कि बल आवृत्ति प्राकृतिक आवृत्ति के बहुत करीब है।
• समाधान डिजाइन: समस्या के समाधान के लिए, विश्लेषक को सिस्टम की प्राकृतिक आवृत्ति बदलनी होगी। चूँकि मशीन का द्रव्यमान या बल आवृत्ति (उसकी गति) बदलना अक्सर मुश्किल होता है, इसलिए सबसे आम समाधान कठोरता को बदलना है। ब्रेसेस, गसेट लगाकर या मशीन की नींव में सुधार करके, सिस्टम की कठोरता बढ़ाई जाती है। इससे प्राकृतिक आवृत्ति बढ़ जाती है, बल आवृत्ति से दूर हो जाती है और अनुनाद की स्थिति समाप्त हो जाती है। आवृत्ति प्रतिक्रिया फ़ंक्शन (FRF) माप का उपयोग प्राकृतिक आवृत्ति में परिवर्तन की पुष्टि के लिए किया जाता है।

4. मशीनरी निदान में कठोरता

कठोरता में परिवर्तन भी विकसित हो रहे दोष का प्रत्यक्ष संकेतक हो सकता है:

• ढीलापन: मशीन के फ्रेम या नींव में ढीला माउंटिंग बोल्ट या दरार स्थानीय कठोरता में उल्लेखनीय कमी दर्शाती है। इससे मशीन का कंपन आयाम बढ़ जाएगा। एफएफटी स्पेक्ट्रमयांत्रिक ढीलापन अक्सर कई प्रकार की समस्याएं उत्पन्न करता है हार्मोनिक्स दौड़ने की गति का (1X, 2X, 3X, आदि)।
• नरम पैर: यह स्थिति, जहां मशीन का पैर अपने आधार पर सपाट नहीं बैठता है, एक विकृत और गैर-रैखिक कठोरता प्रोफ़ाइल बनाता है, जिससे उच्च कंपन हो सकता है और संरेखण मुश्किल हो सकता है।
• बेयरिंग घिसाव: जैसे-जैसे बेयरिंग घिसती है, रोलिंग एलिमेंट्स और रेस के बीच की जगह बढ़ती जाती है। इसे रोटर सपोर्ट सिस्टम की समग्र कठोरता में कमी के रूप में देखा जा सकता है, जिससे रोटर की महत्वपूर्ण गति कम हो सकती है।

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