आईएसओ 1940-1: कठोर रोटर्स के लिए संतुलन गुणवत्ता आवश्यकताएँ

विश्लेषणात्मक रिपोर्ट: आईएसओ 1940-1 "रिजिड रोटर्स की बैलेंस गुणवत्ता आवश्यकताओं" का गहन विश्लेषण और कंपन निदान में बैलेंससेट-1ए मापन प्रणालियों का एकीकरण

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

वाइब्रोमेरा से कम्पन निदान और संतुलन किट, जिसमें केबल के साथ चार कंपन सेंसर, एक सिग्नल इंटरफ़ेस मॉड्यूल, चुंबकीय स्टैंड के साथ लेजर टैकोमीटर, डिजिटल स्केल, यूएसबी केबल और एक कैरी केस शामिल है। यह सिस्टम औद्योगिक उपकरणों पर फील्ड रोटर संतुलन और स्थिति निगरानी के लिए डिज़ाइन किया गया है।

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

Introduction

आधुनिक इंजीनियरिंग प्रक्रियाओं और औद्योगिक उत्पादन में, घूर्णनशील उपकरणों का गतिशील संतुलन एक मूलभूत प्रक्रिया है जो मशीनरी की विश्वसनीयता, सेवा जीवन और सुरक्षित संचालन सुनिश्चित करती है। घूर्णनशील द्रव्यमानों का असंतुलन हानिकारक कंपन का सबसे आम स्रोत है, जिससे बेयरिंग असेंबली का तेजी से घिसाव, नींव और आवरणों की थकान के कारण विफलता और शोर में वृद्धि होती है। वैश्विक स्तर पर, संतुलन संबंधी आवश्यकताओं का मानकीकरण विनिर्माण प्रक्रियाओं और उपकरणों के लिए स्वीकृति मानदंडों को एकीकृत करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।.

दशकों से इन आवश्यकताओं को विनियमित करने वाला केंद्रीय दस्तावेज़ अंतर्राष्ट्रीय मानक ISO 1940-1 रहा है। यद्यपि हाल के वर्षों में उद्योग धीरे-धीरे नए ISO 21940 श्रृंखला की ओर अग्रसर हो रहा है, फिर भी ISO 1940-1 में निहित सिद्धांत, भौतिक मॉडल और कार्यप्रणाली संतुलन में इंजीनियरिंग अभ्यास की नींव बने हुए हैं। इस मानक के आंतरिक तर्क को समझना न केवल रोटर के डिज़ाइनरों के लिए, बल्कि Balanset-1A जैसे आधुनिक पोर्टेबल संतुलन उपकरणों का उपयोग करने वाले रखरखाव विशेषज्ञों के लिए भी आवश्यक है।.

इस रिपोर्ट का उद्देश्य आईएसओ 1940-1 के प्रत्येक अध्याय का विस्तृत और गहन विश्लेषण प्रदान करना, इसके सूत्रों और सहनशीलता के भौतिक अर्थ को उजागर करना और यह दिखाना है कि आधुनिक हार्डवेयर-सॉफ्टवेयर सिस्टम (उदाहरण के तौर पर Balanset-1A का उपयोग करते हुए) मानक की आवश्यकताओं के अनुप्रयोग को कैसे स्वचालित करते हैं, जिससे मानवीय त्रुटि कम होती है और संतुलन प्रक्रियाओं की सटीकता में सुधार होता है।.

अध्याय 1. कार्यक्षेत्र और मूलभूत अवधारणाएँ

मानक का पहला अध्याय इसके दायरे को परिभाषित करता है और रोटरों के प्रकारों के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर बताता है। ISO 1940-1 केवल स्थिर (कठोर) अवस्था में रोटरों पर लागू होता है। यह परिभाषा संपूर्ण कार्यप्रणाली का आधार है, क्योंकि कठोर और लचीले रोटरों का व्यवहार मौलिक रूप से भिन्न होता है।.

कठोर रोटर की घटना विज्ञान

किसी रोटर को कठोर तब कहा जाता है जब उसकी परिचालन गति की संपूर्ण सीमा में अपकेंद्रीय बलों के कारण होने वाले प्रत्यास्थ विरूपण, निर्दिष्ट असंतुलन सहनशीलता की तुलना में नगण्य रूप से कम हों। व्यावहारिक रूप से इसका अर्थ यह है कि शून्य से अधिकतम परिचालन गति तक गति में परिवर्तन होने पर रोटर के द्रव्यमान वितरण में कोई महत्वपूर्ण बदलाव नहीं होता है।.

इस परिभाषा का एक महत्वपूर्ण परिणाम संतुलन की अपरिवर्तनीयता है: कम गति पर संतुलित रोटर (उदाहरण के लिए, कार्यशाला में संतुलन मशीन पर) सेवा में अपनी परिचालन गति पर भी संतुलित रहता है। इससे परिचालन गति से काफी कम गति पर संतुलन करना संभव हो जाता है, जो प्रक्रिया को सरल बनाता है और लागत को कम करता है।.

यदि कोई रोटर अतिक्रांतिक क्षेत्र (प्रथम बेंडिंग क्रांतिक गति से अधिक गति पर) या अनुनाद के निकट संचालित होता है, तो उसमें काफी विक्षेपण होता है। इस स्थिति में प्रभावी द्रव्यमान वितरण गति पर निर्भर करता है, और एक गति पर किया गया संतुलन दूसरी गति पर अप्रभावी या हानिकारक भी हो सकता है। ऐसे रोटरों को लचीला रोटर कहा जाता है, और इनके लिए आवश्यकताएँ एक अन्य मानक - ISO 11342 में निर्धारित हैं। ISO 1940-1 जानबूझकर लचीले रोटरों को बाहर रखता है और केवल कठोर रोटरों पर ध्यान केंद्रित करता है।.

अपवाद और सीमाएँ

मानक में यह भी स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट किया गया है कि इसके दायरे से क्या बाहर है:

बदलती ज्यामिति वाले रोटर (उदाहरण के लिए, आर्टिकुलेटेड शाफ्ट, हेलीकॉप्टर ब्लेड)।.
रोटर-सपोर्ट-फाउंडेशन सिस्टम में अनुनाद संबंधी घटनाएं, यदि वे रोटर को कठोर के रूप में वर्गीकृत करने को प्रभावित नहीं करती हैं।.
वायुगतिकीय और जलगतिकीय बल जो कंपन उत्पन्न कर सकते हैं, उनका द्रव्यमान वितरण से सीधा संबंध नहीं होता है।.

इस प्रकार, आईएसओ 1940-1 द्रव्यमान अक्ष और घूर्णन अक्ष के बीच बेमेल के कारण उत्पन्न होने वाले जड़त्वीय बलों पर केंद्रित है।.

अध्याय 2. मानक संदर्भ

ISO 1940-1 अपनी आवश्यकताओं की स्पष्ट व्याख्या सुनिश्चित करने के लिए कई संबंधित मानकों का संदर्भ देता है। इनमें से प्रमुख है ISO 1925 “यांत्रिक कंपन – संतुलन – शब्दावली”। यह दस्तावेज़ तकनीकी भाषा के अर्थ को स्पष्ट करने वाले शब्दकोश की भूमिका निभाता है। “प्रधान जड़त्व अक्ष” या “युग्म असंतुलन” जैसे शब्दों की सामान्य समझ के बिना, उपकरण खरीदार और संतुलन सेवा प्रदाता के बीच प्रभावी संचार असंभव है।.

एक अन्य महत्वपूर्ण संदर्भ ISO 21940-2 (पूर्व में ISO 1940-2) है, जो संतुलन त्रुटियों से संबंधित है। यह असंतुलन माप के दौरान उत्पन्न होने वाली कार्यप्रणाली और उपकरण संबंधी त्रुटियों का विश्लेषण करता है और यह दर्शाता है कि सहनशीलता मानकों को पूरा करने की पुष्टि करते समय इन त्रुटियों का ध्यान कैसे रखा जाए।.

अध्याय 3. शब्दावली और परिभाषाएँ

मानक के गहन विश्लेषण के लिए शब्दावली को समझना आवश्यक है। यह अध्याय सटीक भौतिक परिभाषाएँ प्रदान करता है जिन पर आगे की गणना पद्धति आधारित है।.

3.1 संतुलन

रोटर के द्रव्यमान वितरण को इस प्रकार समायोजित करने की प्रक्रिया को संतुलन कहते हैं जिससे वह अपने बेयरिंग में अनुमेय सीमा से अधिक असंतुलित अपकेंद्रीय बल उत्पन्न किए बिना घूम सके। यह एक पुनरावृत्ति प्रक्रिया है जिसमें प्रारंभिक अवस्था का मापन, सुधारात्मक क्रियाओं की गणना और परिणाम का सत्यापन शामिल है।.

3.2 असंतुलन

रोटर की वह भौतिक अवस्था असंतुलन है जिसमें उसका प्रमुख केंद्रीय जड़त्व अक्ष घूर्णन अक्ष के साथ संरेखित नहीं होता है। इससे अपकेंद्रीय बल और आघूर्ण उत्पन्न होते हैं जो आधारों में कंपन पैदा करते हैं। सदिश रूप में असंतुलन U को असंतुलित द्रव्यमान m और घूर्णन अक्ष से उसकी त्रिज्यीय दूरी r (उत्केंद्रता) के गुणनफल के रूप में परिभाषित किया जाता है।

U = m · r

एसआई इकाई किलोग्राम-मीटर (kg·m) है, लेकिन संतुलन के अभ्यास में ग्राम-मिलीमीटर (g·mm) अधिक सुविधाजनक इकाई है।.

3.3 विशिष्ट असंतुलन

विशिष्ट असंतुलन, विभिन्न द्रव्यमानों वाले रोटरों की संतुलन गुणवत्ता की तुलना करने के लिए एक अत्यंत महत्वपूर्ण अवधारणा है। इसे मुख्य असंतुलन सदिश U और रोटर के कुल द्रव्यमान M के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है:

ई = यू / एम

यह मात्रा लंबाई के आयाम की होती है (आमतौर पर माइक्रोमीटर, µm, या g·mm/kg में व्यक्त की जाती है) और भौतिक रूप से घूर्णन अक्ष के सापेक्ष रोटर के द्रव्यमान केंद्र की उत्केंद्रता को दर्शाती है। विशिष्ट असंतुलन रोटरों को संतुलन गुणवत्ता श्रेणियों में वर्गीकृत करने का आधार है।.

3.4 असंतुलन के प्रकार

मानक असंतुलन के कई प्रकारों को अलग-अलग करता है, जिनमें से प्रत्येक के लिए अपनी अलग सुधार रणनीति की आवश्यकता होती है:

स्थैतिक असंतुलन।. मुख्य जड़त्व अक्ष घूर्णन अक्ष के समानांतर होता है, लेकिन उससे थोड़ा हटकर होता है। इसे द्रव्यमान केंद्र से होकर गुजरने वाले एक ही तल में एक भार लगाकर समायोजित किया जा सकता है। यह संकीर्ण, डिस्क के आकार के रोटरों के लिए विशिष्ट है।.
युगल असंतुलन।. मुख्य जड़त्व अक्ष द्रव्यमान केंद्र से होकर गुजरता है, लेकिन घूर्णन अक्ष के सापेक्ष झुका हुआ होता है। परिणामी असंतुलन सदिश शून्य होता है, लेकिन एक बल युग्म (दो बल) रोटर को झुकाने का प्रयास करता है। इसे केवल दो अलग-अलग तलों में रखे भारों द्वारा ही समाप्त किया जा सकता है जो एक प्रतिपूरक बल युग्म उत्पन्न करते हैं।.
गतिशील असंतुलन।. सबसे सामान्य स्थिति, जो स्थैतिक और युगल असंतुलन के संयोजन को दर्शाती है। मुख्य जड़त्व अक्ष न तो घूर्णन अक्ष के समानांतर है और न ही उसे प्रतिच्छेदित करती है। सुधार के लिए कम से कम दो तलों में संतुलन आवश्यक है।.

अध्याय 4. संतुलन के प्रासंगिक पहलू

यह अध्याय असंतुलन के ज्यामितीय और सदिश निरूपण पर विस्तार से चर्चा करता है, और मापन और सुधार तलों के चयन के लिए नियम निर्धारित करता है।.

4.1 वेक्टर निरूपण

किसी भी कठोर रोटर के असंतुलन को गणितीय रूप से घूर्णन अक्ष के लंबवत दो मनमाने ढंग से चुने गए तलों में स्थित दो सदिशों में परिवर्तित किया जा सकता है। यही दो-तलीय संतुलन का सैद्धांतिक औचित्य है। बैलेंसेट-1ए उपकरण ठीक इसी दृष्टिकोण का उपयोग करता है, और तल 1 और 2 में सुधार भार की गणना करने के लिए सदिश समीकरणों की एक प्रणाली को हल करता है।.

4.2 संदर्भ तल और सुधार तल

यह मानक उन तलों के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर करता है जिनमें सहनशीलता निर्दिष्ट की जाती है और उन तलों के बीच जिनमें सुधार किया जाता है।.

सहनशीलता तल।. ये सामान्यतः बेयरिंग प्लेन (A और B) होते हैं। यहाँ कंपन और गतिशील भार मशीन की विश्वसनीयता के लिए सबसे महत्वपूर्ण होते हैं। अनुमेय असंतुलन U_{प्रति} इसे सामान्यतः इन तलों के सापेक्ष निर्दिष्ट किया जाता है।.

सुधार विमान।. ये रोटर पर भौतिक रूप से सुलभ स्थान हैं जहाँ सामग्री को जोड़ा या हटाया जा सकता है (ड्रिलिंग, भार लगाकर आदि द्वारा)। ये बेयरिंग प्लेन के साथ मेल नहीं खा सकते हैं।.

इंजीनियर (या बैलेंसिंग सॉफ्टवेयर) का काम रोटर की ज्यामिति को ध्यान में रखते हुए, बेयरिंग प्लेन में स्वीकार्य असंतुलन को करेक्शन प्लेन में समतुल्य टॉलरेंस में परिवर्तित करना है। इस चरण में त्रुटियों के कारण रोटर करेक्शन प्लेन में औपचारिक रूप से संतुलित तो हो सकता है, लेकिन बेयरिंग पर अस्वीकार्य भार उत्पन्न कर सकता है।.

4.3 एक या दो सुधार तलों की आवश्यकता वाले रोटर

यह मानक संतुलन के लिए आवश्यक तलों की संख्या पर सिफारिशें प्रदान करता है:

एक विमान।. यह उन छोटे रोटरों के लिए पर्याप्त है जिनकी लंबाई व्यास से काफी कम होती है (L/D < 0.5) और जिनमें अक्षीय रनआउट नगण्य होता है। इस स्थिति में युग्म असंतुलन को अनदेखा किया जा सकता है। उदाहरण: पुली, संकरे गियर, पंखे के पहिये।.
दो विमान।. यह उन लंबे रोटरों के लिए आवश्यक है जहां कपलिंग असंतुलन काफी अधिक हो सकता है। उदाहरण: मोटर आर्मेचर, पेपर मशीन रोल, कार्डन शाफ्ट।.

अध्याय 5. समानता संबंधी विचार

अध्याय 5 जी-बैलेंस गुणवत्ता ग्रेड के पीछे के भौतिक तर्क की व्याख्या करता है। टरबाइन और कार के पहिए के लिए अलग-अलग असंतुलन सीमाएँ क्यों आवश्यक हैं? इसका उत्तर तनाव और भार के विश्लेषण में निहित है।.

द्रव्यमान समरूपता नियम

समान परिस्थितियों में संचालित होने वाले ज्यामितीय रूप से समान रोटरों के लिए, अनुमेय अवशिष्ट असंतुलन U_{प्रति} यह रोटर के द्रव्यमान M के सीधे समानुपाती होता है:

यू_{प्रति} ∝ एम

इसका अर्थ है कि विशिष्ट असंतुलन e_{प्रति} = यू_{प्रति} ऐसे रोटरों के लिए / M का मान समान होना चाहिए। इससे विभिन्न आकारों की मशीनों पर एकसमान आवश्यकताएं लागू की जा सकेंगी।.

गति समानता नियम

असंतुलन के कारण उत्पन्न अपकेंद्रीय बल F को इस प्रकार परिभाषित किया जाता है:

F = M · e · Ω²

जहां Ω कोणीय वेग है।.

अलग-अलग गति पर चलने वाले रोटरों में समान बेयरिंग जीवन और समान यांत्रिक तनाव स्तर प्राप्त करने के लिए, अपकेंद्रीय बल अनुमेय सीमा के भीतर रहना चाहिए। यदि हम विशिष्ट भार को स्थिर रखना चाहते हैं, तो जब Ω बढ़ता है, तो अनुमेय उत्केंद्रता e_{प्रति} कम होना चाहिए।.

सैद्धांतिक और अनुभवजन्य अध्ययनों से यह संबंध स्थापित हुआ है:

ई_{प्रति} · Ω = स्थिरांक

विशिष्ट असंतुलन और कोणीय गति का गुणनफल रेखीय वेग (मिमी/सेकंड) के आयाम में होता है। यह घूर्णन अक्ष के चारों ओर रोटर के द्रव्यमान केंद्र की रेखीय गति को दर्शाता है। यही मान जी-बैलेंस गुणवत्ता श्रेणियों के निर्धारण का आधार बना।.

अध्याय 6. बैलेंस टॉलरेंस का विनिर्देशन

यह सबसे व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण अध्याय है, जिसमें संतुलन सहनशीलता को मात्रात्मक रूप से निर्धारित करने की विधियों का वर्णन किया गया है। मानक में पाँच विधियाँ सुझाई गई हैं, लेकिन प्रचलित विधि G गुणवत्ता श्रेणी प्रणाली पर आधारित है।.

6.1 जी बैलेंस गुणवत्ता ग्रेड

ISO 1940-1 में बैलेंस की गुणवत्ता श्रेणियों के लिए एक लघुगणकीय पैमाना प्रस्तुत किया गया है, जिसे अक्षर G और एक संख्या द्वारा दर्शाया गया है। यह संख्या रोटर के द्रव्यमान केंद्र के अधिकतम अनुमेय वेग को मिलीमीटर/सेकंड में दर्शाती है। आसन्न श्रेणियों के बीच का अंतर 2.5 का गुणांक है।.

नीचे दी गई तालिका में विशिष्ट रोटर प्रकारों के साथ जी ग्रेड का विस्तृत विवरण दिया गया है। यह तालिका व्यवहार में संतुलन संबंधी आवश्यकताओं के चयन के लिए मुख्य उपकरण है।.

तालिका 1. आईएसओ 1940-1 संतुलन गुणवत्ता ग्रेड (विस्तृत)

जी ग्रेड	ई_{प्रति} · Ω (मिमी/सेकंड)	विशिष्ट रोटर प्रकार	विशेषज्ञ की टिप्पणी
G 4000	4000	कठोर आधारों पर लगे निम्न-गति वाले समुद्री डीजल इंजनों के क्रैंकशाफ्ट।.	ऐसे उपकरण जिनमें बहुत कम आवश्यकताएं होती हैं और जहां कंपन को विशाल नींव द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है।.
G 1600	1600	बड़े दो-स्ट्रोक इंजनों के क्रैंकशाफ्ट।.
G 630	630	बड़े चार-स्ट्रोक इंजनों के क्रैंकशाफ्ट; लचीले माउंट पर लगे समुद्री डीजल इंजन।.
G 250	250	उच्च गति वाले डीजल इंजनों के क्रैंकशाफ्ट।.
G 100	100	कारों, ट्रकों और इंजनों के संपूर्ण इंजन।.	आंतरिक दहन इंजनों के लिए विशिष्ट ग्रेड।.
G 40	40	कार के पहिए और रिम, कार्डन शाफ्ट।.	पहियों का संतुलन अपेक्षाकृत कमज़ोर तरीके से किया जाता है क्योंकि टायर स्वयं ही काफी भिन्नता उत्पन्न करता है।.
G 16	16	कार्डन शाफ्ट (विशेष आवश्यकताएं); कृषि मशीनरी; क्रशर के पुर्जे।.	कठिन परिस्थितियों में काम करने वाली मशीनें, जिन्हें विश्वसनीयता की आवश्यकता होती है।.
G 6.3	6.3	सामान्य औद्योगिक मानक: पंखे, पंप, फ्लाईव्हील, साधारण इलेक्ट्रिक मोटर, मशीन टूल्स, पेपर मशीन रोल।.	सबसे आम ग्रेड। यदि कोई विशेष आवश्यकताएँ नहीं हैं, तो आमतौर पर G 6.3 का उपयोग किया जाता है।.
G 2.5	2.5	उच्च परिशुद्धता: गैस और भाप टर्बाइन, टर्बोजेनरेटर, कंप्रेसर, इलेक्ट्रिक मोटर (>80 मिमी केंद्र ऊंचाई, >950 आरपीएम)।.	उच्च गति वाली मशीनों में बियरिंग को समय से पहले खराब होने से बचाने के लिए आवश्यक है।.
G 1	1	सटीक उपकरण: ग्राइंडिंग स्पिंडल ड्राइव, टेप रिकॉर्डर, छोटे हाई-स्पीड आर्मेचर।.	इसके लिए विशेष रूप से सटीक मशीनों और परिस्थितियों (सफाई, कम बाहरी कंपन) की आवश्यकता होती है।.
G 0.4	0.4	अति परिशुद्धता वाले उपकरण: जाइरोस्कोप, परिशुद्ध स्पिंडल, ऑप्टिकल डिस्क ड्राइव।.	परंपरागत संतुलन की सीमा के निकट; अक्सर मशीन के अपने बियरिंग में संतुलन की आवश्यकता होती है।.

6.2 यू की गणना करने की विधि_{प्रति}

अनुमेय अवशिष्ट असंतुलन U_{प्रति} (ग्राम·मिमी में) की गणना जी ग्रेड से निम्न सूत्र द्वारा की जाती है:

यू_{प्रति} = (9549 · जी · एम) / एन

कहाँ:

G संतुलन गुणवत्ता ग्रेड (मिमी/सेकंड) है, उदाहरण के लिए 6.3।,
M रोटर का द्रव्यमान (किलोग्राम में) है।,
n अधिकतम परिचालन गति (rpm) है।,
9549 एक इकाई रूपांतरण कारक है (जो 1000 · 60 / 2π से प्राप्त होता है)।.

उदाहरण।. मान लीजिए कि एक पंखे का रोटर द्रव्यमान M = 200 kg है जो n = 1500 rpm पर चल रहा है, और उसका निर्दिष्ट ग्रेड G 6.3 है।.

यू_{प्रति} ≈ (9549 · 6.3 · 200) / 1500 ≈ 8021 ग्राम·मिमी

यह पूरे रोटर के लिए कुल अनुमेय अवशिष्ट असंतुलन है। इसे फिर तलों के बीच आवंटित किया जाना चाहिए।.

6.3 ग्राफ़िकल विधि

मानक में एक लघुगणकीय आरेख (आईएसओ 1940-1 में चित्र 2) शामिल है जो प्रत्येक जी ग्रेड के लिए घूर्णी गति और अनुमेय विशिष्ट असंतुलन के बीच संबंध दर्शाता है। इसका उपयोग करके, एक इंजीनियर वांछित जी ग्रेड रेखा के साथ रोटर गति के प्रतिच्छेदन बिंदु का पता लगाकर, गणना किए बिना ही आवश्यकताओं का शीघ्रता से अनुमान लगा सकता है।.

अध्याय 7. अनुमेय अवशिष्ट असंतुलन का सुधार तलों में आवंटन

यू_{प्रति} अध्याय 6 में की गई गणना रोटर के द्रव्यमान केंद्र पर लागू होती है। हालांकि, व्यवहार में, संतुलन दो तलों (आमतौर पर बियरिंग के पास) में किया जाता है। अध्याय 7 में यह बताया गया है कि इस समग्र सहनशीलता को सुधार तलों के बीच कैसे विभाजित किया जाए - यह एक अत्यंत महत्वपूर्ण चरण है जहां गलतियां आम हैं।.

7.1 सममित रोटर

सममित रोटर के सबसे सरल मामले के लिए (द्रव्यमान का केंद्र बियरिंग के ठीक बीच में स्थित होता है और सुधार तल इसके सापेक्ष सममित होते हैं), सहनशीलता को समान रूप से विभाजित किया जाता है:

यू_{प्रति,एल} = यू_{प्रति} / 2
यू_{प्रति,आर} = यू_{प्रति} / 2

7.2 असममित रोटर (बीच-बेयरिंग रोटर)

यदि द्रव्यमान का केंद्र एक दिशा की ओर स्थानांतरित हो जाता है, तो सहनशीलता को दिशा पर स्थिर प्रतिक्रियाओं के अनुपात में आवंटित किया जाता है (दूरियों के व्युत्क्रमानुपाती)।.

मान लीजिए कि टॉलरेंस प्लेन (बेयरिंग) के बीच की दूरी L है, द्रव्यमान केंद्र से बाईं बेयरिंग तक की दूरी a है, और दाईं बेयरिंग तक की दूरी b है।.

यू_{प्रति, बाएँ} = यू_{प्रति} · (बी / एल)
यू_{प्रति, सही} = यू_{प्रति} · (ए / एल)

इस प्रकार, जिस बेयरिंग पर अधिक स्थैतिक भार पड़ता है, उसे असंतुलन सहनशीलता का बड़ा हिस्सा सौंपा जाता है।.

7.3 ओवरहंग और संकीर्ण रोटर

यह मानक में विचार किया गया सबसे जटिल मामला है। महत्वपूर्ण ओवरहैंग द्रव्यमान वाले रोटरों (उदाहरण के लिए, एक लंबी शाफ्ट पर पंप इम्पेलर) के लिए या जब सुधार तल एक दूसरे के करीब हों (b < L/3), तो सरल आवंटन अब पर्याप्त नहीं है।.

किसी लटके हुए हिस्से पर असंतुलित द्रव्यमान एक बेंडिंग मोमेंट उत्पन्न करता है जो निकट और दूर दोनों बेयरिंग पर भार डालता है। मानक में सुधार कारक शामिल हैं जो सहनशीलता को और सख्त बनाते हैं।.

ओवरहंग रोटर्स के लिए, समतुल्य बेयरिंग प्रतिक्रियाओं के माध्यम से सहनशीलता की पुनर्गणना की जानी चाहिए। अक्सर, इससे समान द्रव्यमान वाले बिटवीन-बेयरिंग रोटर की तुलना में ओवरहंग प्लेन में अनुमेय असंतुलन काफी कम हो जाता है, जिससे अत्यधिक बेयरिंग भार को रोका जा सके।.

तालिका 2. सहनशीलता आवंटन विधियों का तुलनात्मक विश्लेषण

रोटर प्रकार	आवंटन विधि	विशेषताएँ
सममित	50% / 50%	सरल, लेकिन अपने शुद्ध रूप में दुर्लभ।.
विषम	दूरियों के समानुपाती	द्रव्यमान केंद्र के विस्थापन को ध्यान में रखता है। बियरिंग शाफ्ट के बीच के लिए मुख्य विधि।.
ऊपर लटका हुआ	क्षण-आधारित पुनर्आवंटन	इसमें स्थैतिक समीकरणों को हल करना आवश्यक है। दूरस्थ बेयरिंग की सुरक्षा के लिए सहनशीलता को अक्सर काफी कम कर दिया जाता है।.
संकीर्ण (b ≪ L)	स्थैतिक और युगल सीमाओं को अलग करें	स्थिर असंतुलन और युगल असंतुलन को अलग-अलग निर्दिष्ट करने की सलाह दी जाती है, क्योंकि कंपन पर उनका प्रभाव भिन्न होता है।.

अध्याय 8. संतुलन संबंधी त्रुटियाँ

यह अध्याय सिद्धांत से वास्तविकता की ओर बढ़ता है। भले ही सहनशीलता की गणना एकदम सही हो, प्रक्रिया में त्रुटियों के कारण वास्तविक अवशिष्ट असंतुलन इससे अधिक हो सकता है। ISO 1940-1 इन त्रुटियों को इस प्रकार वर्गीकृत करता है:

व्यवस्थित त्रुटियाँ: मशीन अंशांकन की अशुद्धियाँ, विलक्षण फिक्स्चर (मैंड्रेल, फ्लैंज), कीवे प्रभाव (आइसो 8821 देखें)।.
यादृच्छिक त्रुटियाँ: इंस्ट्रूमेंटेशन शोर, सपोर्ट में ढीलापन, रोटर की सीटिंग और रीमाउंटिंग के दौरान उसकी स्थिति में भिन्नता।.

मानक के अनुसार, कुल माप त्रुटि सहनशीलता के एक निश्चित अंश (आमतौर पर 10–15%) से अधिक नहीं होनी चाहिए। यदि त्रुटियाँ अधिक हैं, तो संतुलन में उपयोग की जाने वाली कार्यशील सहनशीलता को और सख्त करना होगा ताकि त्रुटि सहित वास्तविक अवशिष्ट असंतुलन अभी भी निर्दिष्ट सीमा को पूरा करे।.

अध्याय 9 और 10. संयोजन और सत्यापन

अध्याय 9 में चेतावनी दी गई है कि व्यक्तिगत घटकों को संतुलित करने से यह गारंटी नहीं मिलती कि असेंबली भी संतुलित होगी। असेंबली त्रुटियाँ, रेडियल रनआउट और कपलिंग की विलक्षणता सावधानीपूर्वक किए गए घटक संतुलन को निष्प्रभावी कर सकती हैं। पूरी तरह से असेंबल किए गए रोटर का अंतिम ट्रिम संतुलन करने की सलाह दी जाती है।.

अध्याय 10 में सत्यापन प्रक्रियाओं का वर्णन किया गया है। तराजू की गुणवत्ता की कानूनी रूप से मान्य पुष्टि के लिए केवल तराजू मशीन का टिकट छापना पर्याप्त नहीं है। मशीन की त्रुटियों को दूर करने के लिए एक जांच आवश्यक है - उदाहरण के लिए, एक सूचकांक परीक्षण (सपोर्ट के संबंध में रोटर को घुमाना) या परीक्षण भार का उपयोग। Balanset-1A उपकरण का उपयोग करके क्षेत्र में ऐसी जांच की जा सकती है, अवशिष्ट कंपन को मापा जा सकता है और इसकी तुलना परिकलित ISO सीमाओं से की जा सकती है।.

बैलेंसेट-1ए का आईएसओ 1940-1 इकोसिस्टम में एकीकरण

पोर्टेबल बैलेंसेट-1ए उपकरण (वाइब्रोमेरा द्वारा निर्मित) एक आधुनिक समाधान है जो उपकरण को अक्सर अलग किए बिना (इन-सीटू बैलेंसिंग) आईएसओ 1940-1 आवश्यकताओं के क्षेत्र में कार्यान्वयन की अनुमति देता है।.

1. आईएसओ 1940-1 गणनाओं का स्वचालन

मानक को लागू करने में आने वाली मुख्य बाधाओं में से एक अध्याय 6 और 7 में गणनाओं की जटिलता है। इंजीनियर अक्सर सटीक गणनाओं को छोड़ देते हैं और सहज ज्ञान पर भरोसा करते हैं। Balanset-1A अपने अंतर्निर्मित ISO 1940 टॉलरेंस कैलकुलेटर के माध्यम से इस समस्या का समाधान करता है।.

कार्यप्रवाह: उपयोगकर्ता रोटर का द्रव्यमान, परिचालन गति दर्ज करता है और सूची से जी ग्रेड का चयन करता है।.

परिणाम: सॉफ्टवेयर तुरंत U की गणना करता है_{प्रति} और सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि यह रोटर की ज्यामिति (त्रिज्या, दूरी) को ध्यान में रखते हुए इसे सुधार तलों (तल 1 और तल 2) के बीच स्वचालित रूप से वितरित करता है। इससे असममित और अतिलम्बित रोटरों से निपटने में मानवीय त्रुटि की संभावना समाप्त हो जाती है।.

2. माप संबंधी आवश्यकताओं का अनुपालन

इसके विनिर्देशों के अनुसार, Balanset-1A कंपन वेग मापन में ±5% की सटीकता और ±1° की फेज सटीकता प्रदान करता है। G16 से G2.5 ग्रेड (पंखे, पंप, मानक मोटर) के लिए यह विश्वसनीय संतुलन के लिए पर्याप्त से अधिक है।.

ग्रेड जी1 (प्रेसिजन ड्राइव) के लिए भी यह उपकरण उपयुक्त है, लेकिन इसके लिए सावधानीपूर्वक तैयारी की आवश्यकता होती है (बाहरी कंपन को कम करना, माउंट को सुरक्षित करना आदि)।.

लेजर टैकोमीटर सटीक चरण तुल्यकालन प्रदान करता है, जो मानक के अध्याय 4 में वर्णित अनुसार, दो-प्लेन संतुलन में असंतुलन घटकों को अलग करने के लिए महत्वपूर्ण है।.

3. संतुलन प्रक्रिया और रिपोर्टिंग

इस उपकरण का एल्गोरिदम (परीक्षण भार / प्रभाव गुणांक विधि) आईएसओ 1940-1 में वर्णित एक कठोर रोटर के भौतिकी के साथ पूरी तरह से मेल खाता है।.

सामान्य क्रम: प्रारंभिक कंपन को मापें → परीक्षण भार स्थापित करें → मापें → सुधार द्रव्यमान और कोण की गणना करें।.

सत्यापन (अध्याय 10): करेक्शन वेट लगाने के बाद, उपकरण एक नियंत्रण माप करता है। सॉफ्टवेयर परिणामी अवशिष्ट असंतुलन की तुलना आईएसओ टॉलरेंस से करता है। यदि स्थिति U_{आर ई} ≤ यू_{प्रति} यदि संतुष्टि हो जाती है, तो स्क्रीन पर पुष्टि दिखाई देती है।.

रिपोर्टिंग: F6 “रिपोर्ट्स” फ़ंक्शन प्रारंभिक डेटा, असंतुलन वैक्टर, सुधार भार और प्राप्त G ग्रेड पर निष्कर्ष (उदाहरण के लिए, “संतुलन गुणवत्ता ग्रेड G 6.3 प्राप्त हुआ”) सहित एक विस्तृत रिपोर्ट तैयार करता है। इससे उपकरण रखरखाव उपकरण से एक उपयुक्त गुणवत्ता नियंत्रण उपकरण में परिवर्तित हो जाता है, जो ग्राहक को औपचारिक रूप से सौंपने के लिए उपयुक्त है।.

तालिका 3. सारांश: बैलेंसेट-1ए में आईएसओ 1940-1 आवश्यकताओं का कार्यान्वयन

आईएसओ 1940-1 आवश्यकता	बैलेंसेट-1ए में कार्यान्वयन	व्यावहारिक लाभ
सहनशीलता का निर्धारण (अध्याय 6)	अंतर्निर्मित जी-ग्रेड कैलकुलेटर	मैन्युअल फ़ार्मूलों या चार्ट के बिना तुरंत गणना।.
सहनशीलता आवंटन (अध्याय 7)	ज्यामिति के आधार पर स्वचालित आवंटन	यह विषमता और लटकती हुई ज्यामिति को ध्यान में रखता है।.
वेक्टर अपघटन (अध्याय 4)	वेक्टर आरेख और ध्रुवीय प्लॉट	असंतुलन को दर्शाता है; सुधार भार लगाने की प्रक्रिया को सरल बनाता है।.
अवशिष्ट असंतुलन की जाँच (अध्याय 10)	यू की वास्तविक समय तुलना_{आर ई} बनाम यू_{प्रति}	वस्तुनिष्ठ "पास/फेल" मूल्यांकन।.
प्रलेखन	स्वचालित रिपोर्ट निर्माण	तराजू की गुणवत्ता के औपचारिक दस्तावेजीकरण के लिए तैयार प्रोटोकॉल।.

Conclusion

ISO 1940-1 घूर्णन उपकरणों की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए एक अनिवार्य उपकरण है। इसका ठोस भौतिक आधार (समानता नियम, सदिश विश्लेषण) विभिन्न मशीनों पर समान मानदंड लागू करने की अनुमति देता है। हालांकि, इसके प्रावधानों की जटिलता - विशेष रूप से सहनशीलता का निर्धारण - ने लंबे समय से क्षेत्र में इसके सटीक अनुप्रयोग को सीमित कर दिया है।.

बैलेंससेट-1A जैसे उपकरणों के आने से ISO सिद्धांत और रखरखाव व्यवहार के बीच का अंतर समाप्त हो गया है। मानक के तर्क को उपयोगकर्ता के अनुकूल इंटरफ़ेस में समाहित करके, यह उपकरण रखरखाव कर्मियों को विश्व स्तरीय गुणवत्ता के साथ संतुलन स्थापित करने में सक्षम बनाता है, जिससे उपकरणों का जीवनकाल बढ़ता है और विफलता दर कम होती है। ऐसे उपकरणों के साथ, संतुलन कुछ विशेषज्ञों द्वारा अभ्यास की जाने वाली "कला" के बजाय एक सटीक, दोहराने योग्य और पूरी तरह से प्रलेखित प्रक्रिया बन जाती है।.

आधिकारिक आईएसओ मानक

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Note: ऊपर दी गई जानकारी मानक का एक संक्षिप्त विवरण है। सभी तकनीकी विशिष्टताओं, विस्तृत तालिकाओं, सूत्रों और अनुलग्नकों सहित पूर्ण आधिकारिक पाठ के लिए, पूर्ण संस्करण ISO से खरीदा जाना चाहिए।.

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