रोटर कंपन में नोडल बिंदुओं को समझना

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Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

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परिभाषा: नोडल बिंदु क्या है?

ए केंद्रीय स्थल (त्रि-आयामी गति पर विचार करते समय इसे नोड या नोडल रेखा भी कहा जाता है) कंपन के साथ एक विशिष्ट स्थान है रोटर जहां विस्थापन या किसी विशेष स्थान पर कंपन के दौरान विक्षेपण शून्य रहता है प्राकृतिक आवृत्ति. .जबकि शाफ्ट का बाकी हिस्सा कंपन करता है और विक्षेपित होता है, नोडल बिंदु शाफ्ट की तटस्थ स्थिति के सापेक्ष स्थिर रहता है।.

नोडल बिंदु मूलभूत विशेषताएं हैं मोड आकार, और उनके स्थान महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करते हैं रोटर गतिकी विश्लेषण, संतुलन प्रक्रियाएं, और सेंसर प्लेसमेंट रणनीतियाँ।.

विभिन्न कंपन मोड में नोडल बिंदु

पहला झुकने वाला मोड

पहले (मौलिक) झुकने मोड में आम तौर पर शामिल हैं:

• शून्य आंतरिक नोड्स: शाफ्ट की लंबाई के साथ शून्य विक्षेपण का कोई बिंदु नहीं
• अनुमानित नोड्स के रूप में असर स्थान: सरल-समर्थित विन्यास में, बीयरिंग निकट-नोडल बिंदुओं के रूप में कार्य करते हैं
• अधिकतम विक्षेपण: आमतौर पर बीयरिंगों के बीच मध्य-स्पैन के पास
• सरल चाप आकार: शाफ्ट एकल चिकने वक्र में मुड़ता है

दूसरा झुकने मोड

दूसरे मोड का पैटर्न अधिक जटिल है:

• एक आंतरिक नोड: शाफ्ट के साथ एक एकल बिंदु (आमतौर पर मध्य-स्पैन के पास) जहां विक्षेपण शून्य होता है
• एस-वक्र आकार: शाफ्ट नोड के दोनों ओर विपरीत दिशाओं में मुड़ता है
• दो एंटीनोड: अधिकतम विक्षेपण नोडल बिंदु के दोनों ओर होता है
• उच्च आवृत्ति: प्राकृतिक आवृत्ति प्रथम मोड से काफी अधिक है

तीसरा मोड और उच्चतर

• तीसरा मोड: दो आंतरिक नोडल बिंदु, तीन एंटीनोड
• चौथा मोड: तीन नोडल बिंदु, चार एंटीनोड
• सामान्य नियम: मोड N में (N-1) आंतरिक नोडल बिंदु हैं
• बढ़ती जटिलता: उच्चतर मोड उत्तरोत्तर अधिक जटिल तरंग पैटर्न दिखाते हैं

नोडल बिंदुओं का भौतिक महत्व

शून्य विक्षेपण

उस मोड की प्राकृतिक आवृत्ति पर कंपन के दौरान नोडल बिंदु पर:

• पार्श्व विस्थापन शून्य है
• शाफ्ट अपने तटस्थ अक्ष से होकर गुजरता है
• हालाँकि, झुकने वाला तनाव आमतौर पर अधिकतम होता है (विक्षेपण वक्र का ढलान अधिकतम होता है)
• नोड्स पर कतरनी बल अधिकतम होते हैं

शून्य संवेदनशीलता

नोडल बिंदुओं पर लगाए गए बल या द्रव्यमान का उस विशेष मोड पर न्यूनतम प्रभाव पड़ता है:

• जोड़ा जा रहा है सुधार भार नोड्स पर उस मोड को प्रभावी ढंग से संतुलित नहीं करता है
• नोड्स पर लगाए गए सेंसर उस मोड के लिए न्यूनतम कंपन का पता लगाते हैं
• नोड्स पर समर्थन या बाधाएं मोड की प्राकृतिक आवृत्ति को न्यूनतम रूप से प्रभावित करती हैं

संतुलन के व्यावहारिक निहितार्थ

सुधार विमान चयन

नोडल बिंदु स्थानों को समझना संतुलन रणनीति का मार्गदर्शन करता है:

कठोर रोटर्स के लिए

• पहली महत्वपूर्ण गति से नीचे परिचालन
• पहला मोड महत्वपूर्ण रूप से उत्तेजित नहीं है
• मानक दो-तल संतुलन रोटर सिरों के पास प्रभावी है
• नोडल बिंदु प्राथमिक चिंता का विषय नहीं

लचीले रोटर्स के लिए

• महत्वपूर्ण गति से या उससे ऊपर संचालन
• मोड आकृतियों और नोडल बिंदुओं पर विचार करना चाहिए
• प्रभावी सुधार विमान: एंटीनोड स्थानों पर या उसके निकट होना चाहिए (अधिकतम विक्षेपण बिंदु)
• अप्रभावी स्थान: नोड्स पर या उनके निकट सुधार विमानों का उस मोड पर न्यूनतम प्रभाव पड़ता है
• मॉडल संतुलन: सुधार भार वितरित करते समय नोडल बिंदु स्थानों को स्पष्ट रूप से ध्यान में रखता है

उदाहरण: द्वितीय मोड संतुलन

एक लंबे लचीले शाफ्ट पर विचार करें जो पहली महत्वपूर्ण गति से ऊपर संचालित होता है, तथा दूसरे मोड को उत्तेजित करता है:

• दूसरे मोड में मध्य-स्पैन के पास एक नोडल बिंदु होता है
• सभी सुधार भार को मध्य-स्पैन (नोड) के पास रखना अप्रभावी होगा
• इष्टतम रणनीति: दो एंटीनोड स्थानों पर सुधार रखें (नोड के दोनों ओर)
• प्रभावी संतुलन के लिए भार वितरण पैटर्न को दूसरे मोड के आकार से मेल खाना चाहिए

सेंसर प्लेसमेंट संबंधी विचार

कंपन माप रणनीति

नोडल बिंदु कंपन निगरानी को गंभीर रूप से प्रभावित करते हैं:

नोडल स्थानों से बचें

• नोड्स पर सेंसर उस मोड के लिए न्यूनतम कंपन का पता लगाते हैं
• यदि केवल नोड्स पर माप किया जाए तो महत्वपूर्ण कंपन समस्याओं को अनदेखा किया जा सकता है
• स्वीकार्य कंपन स्तरों का गलत प्रभाव दे सकता है

लक्ष्य एंटीनोड स्थान

• एंटीनोड्स पर अधिकतम कंपन आयाम
• विकासशील समस्याओं के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील
• आमतौर पर पहले मोड के लिए असर स्थानों पर
• उच्चतर मोड के लिए, मध्यवर्ती माप बिंदुओं की आवश्यकता हो सकती है

एकाधिक माप बिंदु

• लचीले रोटरों के लिए, कई अक्षीय स्थानों पर माप करें
• यह सुनिश्चित करता है कि नोडल पोजिशनिंग के कारण कोई मोड छूट न जाए
• मोड आकृतियों के प्रयोगात्मक निर्धारण की अनुमति देता है
• महत्वपूर्ण उपकरणों में प्रायः प्रत्येक बियरिंग तथा मध्य-स्पैन पर सेंसर लगे होते हैं

नोडल बिंदु स्थानों का निर्धारण

विश्लेषणात्मक भविष्यवाणी

• अनंत तत्व विश्लेषण: मोड आकृतियों की गणना करता है और नोडल बिंदुओं की पहचान करता है
• बीम सिद्धांत: सरल कॉन्फ़िगरेशन के लिए, विश्लेषणात्मक समाधान नोड स्थानों की भविष्यवाणी करते हैं
• डिज़ाइन उपकरण: रोटर डायनेमिक्स सॉफ्टवेयर नोड्स के साथ दृश्य मोड आकार डिस्प्ले प्रदान करता है

प्रायोगिक पहचान

1. प्रभाव (बम्प) परीक्षण

• यंत्रयुक्त हथौड़े से शाफ्ट पर कई स्थानों पर प्रहार करें
• कई बिंदुओं पर प्रतिक्रिया मापें
• किसी विशेष आवृत्ति पर कोई प्रतिक्रिया न दिखाने वाले स्थान उस मोड के लिए नोडल बिंदु होते हैं

2. ऑपरेटिंग विक्षेपण आकार माप

• महत्वपूर्ण गति के निकट संचालन के दौरान, कई अक्षीय स्थानों पर कंपन को मापें
• विक्षेपण आयाम बनाम स्थिति प्लॉट करें
• शून्य-क्रॉसिंग बिंदु नोडल स्थान हैं

3. निकटता जांच सरणियाँ

• शाफ्ट की लंबाई के साथ कई गैर-संपर्क सेंसर
• स्टार्टअप/कोस्टडाउन के दौरान शाफ्ट विक्षेपण को सीधे मापें
• नोड्स की पहचान के लिए सबसे सटीक प्रयोगात्मक विधि

नोडल बिंदु बनाम एंटीनोड

नोडल बिंदु और एंटीनोड पूरक अवधारणाएं हैं:

नोडल बिंदु

• शून्य विक्षेपण
• अधिकतम झुकने ढलान और तनाव
• बल अनुप्रयोग या माप के लिए कम प्रभावशीलता
• समर्थन स्थानों के लिए आदर्श (संचरित बल को न्यूनतम करें)

एंटीनोड्स

• अधिकतम विक्षेपण
• शून्य झुकने ढलान
• सुधार भार के लिए अधिकतम प्रभावशीलता
• इष्टतम सेंसर प्लेसमेंट स्थान
• उच्चतम तनाव स्थान (संयुक्त लोडिंग के लिए)

व्यावहारिक अनुप्रयोग और केस स्टडी

केस: पेपर मशीन रोल

• परिस्थिति: लंबा (6 मीटर) रोल 1200 RPM पर संचालित, उच्च कंपन
• विश्लेषण: मध्य-स्पैन पर नोड के साथ पहले महत्वपूर्ण, रोमांचक दूसरे मोड से ऊपर संचालन
• प्रारंभिक संतुलन प्रयास: मध्य-स्पैन (सुविधाजनक पहुंच) पर भार जोड़ने से खराब परिणाम प्राप्त हुए
• Solution: मान्यता कि मध्य-स्पैन नोडल बिंदु था; भार को चौथाई-बिंदुओं (एंटीनोड्स) में पुनर्वितरित किया गया
• परिणाम: कंपन 85% से कम हुआ, सफल मोडल संतुलन

मामला: स्टीम टर्बाइन मॉनिटरिंग

• परिस्थिति: नई कंपन निगरानी प्रणाली ज्ञात असंतुलन के बावजूद कम कंपन दिखा रही है
• जाँच पड़ताल: सेंसर को अनजाने में प्रमुख मोड के नोडल बिंदु के पास रखा गया
• Solution: एंटीनोड स्थानों पर अतिरिक्त सेंसरों ने वास्तविक कंपन स्तरों का खुलासा किया
• पाठ: निगरानी प्रणालियों को डिज़ाइन करते समय हमेशा मोड आकृतियों पर विचार करें

उन्नत विचार

चलती नोड्स

कुछ प्रणालियों में, नोडल बिंदु परिचालन स्थितियों के साथ स्थानांतरित होते हैं:

• गति-निर्भर बेयरिंग कठोरता नोड स्थानों को बदलती है
• शाफ्ट की कठोरता पर तापमान का प्रभाव
• भार-निर्भर प्रतिक्रिया
• असममित प्रणालियों में क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर गति के लिए अलग-अलग नोड हो सकते हैं

अनुमानित बनाम सत्य नोड्स

• सत्य नोड्स: आदर्श प्रणालियों में सटीक शून्य विक्षेपण बिंदु
• अनुमानित नोड्स: अवमंदन और अन्य गैर-आदर्श प्रभावों वाली वास्तविक प्रणालियों में बहुत कम (परन्तु शून्य नहीं) विक्षेपण के स्थान
• व्यावहारिक विचार: वास्तविक नोड्स सटीक गणितीय बिंदुओं के बजाय कम विक्षेपण वाले क्षेत्र होते हैं

नोडल बिंदुओं को समझना रोटर कंपन व्यवहार के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करता है और यह लचीले रोटरों के प्रभावी संतुलन, इष्टतम सेंसर प्लेसमेंट और घूर्णन मशीनरी में कंपन डेटा की उचित व्याख्या के लिए आवश्यक है।.

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