फ़्रेम अनुनाद को समझना

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Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

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Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

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परिभाषा: फ्रेम अनुनाद क्या है?

फ़्रेम अनुनाद एक विशिष्ट प्रकार का है संरचनात्मक अनुनाद जहां मशीन का अपना संरचनात्मक फ्रेम, आवास, आवरण, या संलग्नक अपने किसी एक पर कंपन करता है प्राकृतिक आवृत्तियों घूर्णन घटकों से उत्पन्न उत्तेजना की प्रतिक्रिया में। आधार या पेडस्टल अनुनादों के विपरीत, जिनमें आधार संरचना शामिल होती है, फ़्रेम अनुनाद में मशीन का शरीर ही शामिल होता है - ढलवाँ लोहे या गढ़ी हुई स्टील की संरचना जो घूर्णन तत्वों को घेरे रहती है।.

फ़्रेम अनुनाद बड़े, अपेक्षाकृत हल्के आवरण वाली मशीनों, जैसे पंखे, ब्लोअर, पंप और मोटरों में आम है। यह आमतौर पर अत्यधिक शोर, आवरणों या पैनलों के दृश्यमान कंपन और उच्च कंपन फ्रेम पर रीडिंग वास्तविक रोटर कंपन के अनुपात से असंगत है।.

सामान्य फ्रेम अनुनाद स्थितियाँ

मोटर और जनरेटर फ्रेम

• प्राकृतिक आवृत्तियाँ: आकार और निर्माण के आधार पर आमतौर पर 50-400 हर्ट्ज
• उत्तेजना: 1× (असंतुलन), 2× लाइन आवृत्ति (60 हर्ट्ज मोटर के लिए 120 हर्ट्ज), विद्युत चुम्बकीय बल
• लक्षण: फ्रेम कंपन, बेयरिंग कंपन की तुलना में बहुत अधिक; सुनाई देने वाली गुंजन या भिनभिनाहट
• गंभीरता: फ्रेम पर बियरिंग की तुलना में 5-10 गुना अधिक कंपन हो सकता है

पंखे और ब्लोअर हाउसिंग

• प्राकृतिक आवृत्तियाँ: सामान्य औद्योगिक पंखों के लिए 20-200 हर्ट्ज
• उत्तेजना: ब्लेड पासिंग आवृत्ति (ब्लेड की संख्या × RPM)
• लक्षण: आवास पैनल हिंसक रूप से कंपन कर रहे हैं; तेज वायुगतिकीय शोर
• विशेषता: केवल विशिष्ट गति या प्रवाह स्थितियों पर ही हो सकता है

पंप आवरण

• प्राकृतिक आवृत्तियाँ: आवरण डिजाइन के आधार पर 30-300 हर्ट्ज
• उत्तेजना: वेन पासिंग आवृत्ति, हाइड्रोलिक स्पंदन
• लक्षण: आवरण कंपन, शोर, थकान दरारें की संभावना
• हाइड्रोलिक युग्मन: द्रव से भरा आवरण रोटर और आवरण कंपन को जोड़ सकता है

गियरबॉक्स हाउसिंग

• गियर मेष आवृत्ति उत्तेजना
• फ़्रेम की प्राकृतिक आवृत्तियाँ अक्सर मेष आवृत्तियों के साथ ओवरलैप होती हैं
• अनुनाद के समय विशिष्ट तेज़ गियर की आवाज़

कंपन हस्ताक्षर और पता लगाना

विशिष्ट लक्षण

• स्थान पर निर्भर: फ्रेम सतह पर कंपन नाटकीय रूप से भिन्न होता है (10× अंतर सामान्य)
• बेयरिंग बनाम फ्रेम: फ़्रेम कंपन >> बेयरिंग कंपन (3-10× हो सकता है)
• आवृत्ति विशिष्ट: केवल अनुनाद आवृत्ति पर; अन्य आवृत्तियाँ सामान्य
• गति संवेदनशील: संकीर्ण गति सीमा में गंभीर (±10-20% अनुनाद गति)
• दृश्य गति: फ़्रेम की गति अक्सर नंगी आँखों से दिखाई देती है

नैदानिक परीक्षण

प्रभाव (टक्कर) परीक्षण

• रबर मैलेट या यंत्रयुक्त हथौड़े से फ्रेम पर प्रहार करें
• प्रतिक्रिया को मापें accelerometer
• आवृत्ति प्रतिक्रिया में चोटियों से फ्रेम प्राकृतिक आवृत्तियों की पहचान करें
• ऑपरेटिंग आवृत्तियों (1×, 2×, ब्लेड पासिंग, आदि) से तुलना करें

रोविंग एक्सेलेरोमीटर सर्वेक्षण

• संचालन के दौरान फ्रेम के कई बिंदुओं पर कंपन को मापें
• उच्च और निम्न क्षेत्रों को दर्शाने वाला कंपन मानचित्र बनाएं
• पैटर्न मोड आकार (झुकना, घुमाना, पैनल फ्लेक्सिंग) को प्रकट करता है
• एंटीनोड्स (अधिकतम गति) और नोड्स (न्यूनतम गति) की पहचान करता है

स्थानांतरण फ़ंक्शन मापन

• बेयरिंग कंपन (इनपुट) और फ्रेम कंपन (आउटपुट) के बीच समरूपता मापें
• विशिष्ट आवृत्ति पर उच्च सुसंगतता अनुनाद की पुष्टि करती है
• स्थानांतरण फ़ंक्शन प्रवर्धन कारक दर्शाता है

समाधान और शमन

कठोरता संशोधन

संरचनात्मक पसलियां या गसेट जोड़ें

• फ्रेम झुकने की कठोरता बढ़ाएँ
• प्राकृतिक आवृत्तियों को उत्तेजना सीमा से ऊपर उठाता है
• अपेक्षाकृत किफायती और प्रभावी
• मौजूदा उपकरणों में रेट्रोफिट किया जा सकता है

सामग्री की मोटाई बढ़ाएँ

• फ्रेम की दीवारों या पैनलों को मोटा करें
• कठोरता और आवृत्ति में उल्लेखनीय वृद्धि होती है
• डिज़ाइन में संशोधन और नई कास्टिंग/निर्माण की आवश्यकता हो सकती है

संरचनात्मक संबंध और ब्रेसिंग

• झुकने से रोकने के लिए फ्रेम के विपरीत किनारों को जोड़ें
• क्रॉस-ब्रेसिंग मरोड़ कठोरता को बढ़ाता है
• आंतरिक संशोधनों के बिना बाहरी रूप से जोड़ा जा सकता है

द्रव्यमान जोड़

• निम्न प्राकृतिक आवृत्ति: उत्तेजना सीमा से नीचे आवृत्ति को कम करने के लिए द्रव्यमान जोड़ें
• रणनीतिक प्लेसमेंट: अधिकतम प्रभाव के लिए एंटीनोड स्थानों पर द्रव्यमान जोड़ें
• ट्यून्ड मास: विशिष्ट मोड को स्थानांतरित करने के लिए सावधानीपूर्वक गणना की गई द्रव्यमान वृद्धि
• अदला - बदली: बढ़ा हुआ वजन, सभी अनुप्रयोगों के लिए वांछनीय नहीं हो सकता है

भिगोना उपचार

विवश परत अवमंदन

• धातु परतों के बीच सैंडविच की गई विस्कोइलास्टिक सामग्री
• बड़े सपाट सतहों (पैनल, कवर) पर लागू
• अनुनाद शिखर आयाम को 50-80% तक कम करता है
• 20-500 हर्ट्ज रेंज में प्रभावी

मुक्त परत अवमंदन

• कंपन सतह से सीधे जुड़ी हुई अवमंदन सामग्री
• बाध्य परत की तुलना में सरल लेकिन कम प्रभावी
• पहुँच-सीमित अनुप्रयोगों के लिए अच्छा

परिचालन परिवर्तन

• गति परिवर्तन: ऐसी गति से कार्य करें जहाँ अनुनाद न हो
• बल कम करें: उत्तेजना आयाम को कम करने के लिए संतुलन, संरेखण में सुधार करें
• प्रक्रिया में परिवर्तन: उत्तेजना आवृत्तियों को स्थानांतरित करने के लिए प्रवाह, दबाव या भार को बदलें

डिजाइन में रोकथाम

डिज़ाइन सिद्धांत

• पर्याप्त कठोरता: प्राकृतिक आवृत्तियों के साथ डिज़ाइन फ़्रेम > 2× उच्चतम उत्तेजना आवृत्ति
• बड़े पैमाने पर वितरण: कम आवृत्ति मोड बनाने वाले केंद्रित द्रव्यमान से बचें
• रिबिंग और सुदृढीकरण: शुरुआत से ही सख्त करने वाली सुविधाओं को शामिल करें
• मॉडल विश्लेषण: प्राकृतिक आवृत्तियों का पूर्वानुमान और अनुकूलन करने के लिए डिज़ाइन के दौरान FEA

डिज़ाइन सत्यापन

• प्रभाव विश्लेषण के साथ प्रोटोटाइप परीक्षण
• प्रथम इकाइयों पर परिचालन विक्षेपण आकार माप
• यदि अनुनाद पाए जाएं तो उत्पादन से पहले डिजाइन को संशोधित करें

केस उदाहरण

परिस्थिति: 75 एचपी मोटर से चलने वाला केन्द्रापसारक पंखा, अत्यधिक शोर और कंपन

• लक्षण: मोटर फ्रेम कंपन 12 मिमी/सेकेंड; बेयरिंग कंपन केवल 2.5 मिमी/सेकेंड
• आवृत्ति: 120 हर्ट्ज (60 हर्ट्ज मोटर के लिए 2× लाइन आवृत्ति)
• प्रभाविता परीक्षण: 118 हर्ट्ज़ पर फ़्रेम की प्राकृतिक आवृत्ति का पता चला
• मूल कारण: विद्युत चुम्बकीय बल आवृत्ति पर प्रतिध्वनित फ़्रेम
• Solution: मोटर पैरों को अंतिम घंटियों से जोड़ने के लिए चार कोणीय लोहे के गसेट जोड़े गए
• परिणाम: फ़्रेम की प्राकृतिक आवृत्ति 165 हर्ट्ज़ पर स्थानांतरित हो गई, कंपन 3.2 मिमी/सेकंड तक गिर गया
• लागत: सामग्री में $200 बनाम मोटर प्रतिस्थापन के लिए $8,000

फ़्रेम अनुनाद एक सामान्य लेकिन अक्सर गलत निदान की जाने वाली कंपन समस्या है। विशिष्ट लक्षणों (बेयरिंग कंपन के सापेक्ष उच्च फ़्रेम कंपन, आवृत्ति-विशिष्ट, स्थान-निर्भर) को पहचानकर और उचित निदान तकनीकों (प्रभाव परीक्षण, ओडीएस विश्लेषण) को लागू करके लक्षित समाधान प्राप्त किए जा सकते हैं जो मामूली लागत पर कंपन को नाटकीय रूप से कम कर सकते हैं।.

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