रोटर-बेयरिंग प्रणाली को समझना

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परिभाषा: रोटर-बेयरिंग सिस्टम क्या है?

ए रोटर-बेयरिंग प्रणाली एक घूर्णन से युक्त पूर्ण एकीकृत यांत्रिक संयोजन है रोटर (शाफ्ट जिसमें घटक जुड़े होते हैं), सहायक बेयरिंग जो इसकी गति को नियंत्रित करते हैं और भार वहन करते हैं, और स्थिर आधार संरचना (बेयरिंग हाउसिंग, पेडस्टल, फ्रेम और नींव) जो बेयरिंग को ज़मीन से जोड़ती है। इस प्रणाली का विश्लेषण एक एकीकृत समग्रता के रूप में किया गया है। रोटर गतिकी क्योंकि प्रत्येक घटक का गतिशील व्यवहार अन्य सभी को प्रभावित करता है।.

रोटर का अलग से विश्लेषण करने के बजाय, उचित रोटर गतिशील विश्लेषण रोटर-बेयरिंग प्रणाली को एक युग्मित यांत्रिक प्रणाली के रूप में मानता है, जहां रोटर गुण (द्रव्यमान, कठोरता, अवमंदन), बेयरिंग विशेषताएँ (कठोरता, अवमंदन, निकासी), और समर्थन संरचना गुण (लचीलापन, अवमंदन) सभी परस्पर क्रिया करके निर्धारित करते हैं महत्वपूर्ण गति, कंपन प्रतिक्रिया, और स्थिरता।.

रोटर-बेयरिंग प्रणाली के घटक

1. रोटर असेंबली

घूर्णन घटकों में शामिल हैं:

• शाफ्ट: कठोरता प्रदान करने वाला मुख्य घूर्णन तत्व
• डिस्क और पहिए: प्ररितक, टरबाइन पहिये, युग्मन, घिरनियाँ द्रव्यमान और जड़त्व जोड़ते हैं
• वितरित द्रव्यमान: ड्रम-प्रकार के रोटर या शाफ्ट द्रव्यमान स्वयं
• कपलिंग: रोटर को चालक या संचालित उपकरण से जोड़ना

रोटर विशेषताएँ:

• अक्ष के साथ द्रव्यमान वितरण
• शाफ्ट झुकने की कठोरता (व्यास, लंबाई, सामग्री का कार्य)
• ध्रुवीय और व्यासीय जड़त्व आघूर्ण (जाइरोस्कोपिक प्रभावों को प्रभावित करने वाले)
• आंतरिक अवमंदन (आमतौर पर छोटा)

2. बियरिंग्स

इंटरफ़ेस तत्व जो रोटर को सहारा देते हैं और घूर्णन की अनुमति देते हैं:

बेयरिंग के प्रकार

• रोलिंग एलिमेंट बियरिंग्स: बॉल बेयरिंग, रोलर बेयरिंग
• द्रव-फिल्म बियरिंग्स: जर्नल बेयरिंग, टिल्टिंग पैड बेयरिंग, थ्रस्ट बेयरिंग
• चुंबकीय बियरिंग्स: सक्रिय विद्युत चुम्बकीय निलंबन

असर विशेषताएँ

• कठोरता: भार के अंतर्गत विक्षेपण का प्रतिरोध (N/m या lbf/in)
• अवमंदन: बेयरिंग में ऊर्जा अपव्यय (N·s/m)
• द्रव्यमान: चलित बेयरिंग घटक (आमतौर पर छोटे)
• मंजूरी: कठोरता और गैर-रैखिकता को प्रभावित करने वाले रेडियल और अक्षीय प्ले
• गति निर्भरता: द्रव-फिल्म असर गुण गति के साथ महत्वपूर्ण रूप से बदलते हैं

3. समर्थन संरचना

स्थिर आधार तत्व:

• असर आवास: बीयरिंगों के आसपास की तत्काल संरचना
• कुरसी: ऊर्ध्वाधर समर्थन एलिवेटिंग बियरिंग्स
• बेसप्लेट/फ्रेम: कुरसी को जोड़ने वाली क्षैतिज संरचना
• नींव: कंक्रीट या स्टील संरचना द्वारा भार को ज़मीन पर स्थानांतरित करना
• अलगाव तत्व: यदि कंपन अलगाव का उपयोग किया जाता है तो स्प्रिंग्स, पैड या माउंट

समर्थन संरचना योगदान देती है:

• अतिरिक्त कठोरता (रोटर कठोरता के बराबर या उससे कम हो सकती है)
• सामग्री के गुणों और जोड़ों के माध्यम से अवमंदन
• समग्र प्रणाली प्राकृतिक आवृत्तियों को प्रभावित करने वाला द्रव्यमान

सिस्टम-स्तरीय विश्लेषण क्यों आवश्यक है

युग्मित व्यवहार

प्रत्येक घटक दूसरे को प्रभावित करता है:

• रोटर विक्षेपण बियरिंग्स पर बल बनाता है
• बेयरिंग विक्षेपण रोटर समर्थन स्थितियों में परिवर्तन
• समर्थन संरचना लचीलापन असर गति की अनुमति देता है, जिससे स्पष्ट असर कठोरता प्रभावित होती है
• नींव का कंपन बीयरिंग के माध्यम से रोटर को वापस फीड करता है

सिस्टम प्राकृतिक आवृत्तियों

प्राकृतिक आवृत्तियाँ सम्पूर्ण प्रणाली के गुण हैं, व्यक्तिगत घटकों के नहीं:

• नरम बियरिंग + कठोर रोटर = कम महत्वपूर्ण गति
• कठोर बियरिंग + लचीला रोटर = उच्चतर महत्वपूर्ण गति
• लचीली नींव कठोर बीयरिंगों के साथ भी महत्वपूर्ण गति को कम कर सकती है
• सिस्टम प्राकृतिक आवृत्ति ≠ रोटर प्राकृतिक आवृत्ति अकेले

विश्लेषण विधियाँ

सरलीकृत मॉडल

प्रारंभिक विश्लेषण के लिए:

• सरल समर्थित बीम: कठोर आधार के साथ बीम के रूप में रोटर (बेयरिंग और नींव के लचीलेपन की उपेक्षा)
• जेफकोट रोटर: स्प्रिंग समर्थन के साथ लचीले शाफ्ट पर केंद्रित द्रव्यमान (बेयरिंग कठोरता शामिल है)
• स्थानांतरण मैट्रिक्स विधि: बहु-डिस्क रोटर्स के लिए शास्त्रीय दृष्टिकोण

उन्नत मॉडल

वास्तविक मशीनरी के सटीक विश्लेषण के लिए:

• परिमित तत्व विश्लेषण (FEA): बीयरिंग के लिए स्प्रिंग तत्वों के साथ रोटर का विस्तृत मॉडल
• असर मॉडल: गैर-रैखिक बेयरिंग कठोरता और अवमंदन बनाम गति, भार, तापमान
• नींव का लचीलापन: समर्थन संरचना का FEA या मॉडल मॉडल
• युग्मित विश्लेषण: सभी इंटरैक्टिव प्रभावों सहित पूर्ण प्रणाली

प्रमुख सिस्टम पैरामीटर

कठोरता योगदान

कुल प्रणाली कठोरता श्रृंखला संयोजन है:

• 1/के_कुल = 1/के_रोटर + 1/किलो_{सहन करना} + 1/किलो_नींव
• सबसे नरम तत्व समग्र कठोरता पर हावी होता है
• सामान्य मामला: नींव का लचीलापन रोटर की कठोरता के नीचे प्रणाली की कठोरता को कम करता है

डंपिंग योगदान

• बेयरिंग डंपिंग: आमतौर पर प्रमुख स्रोत (विशेष रूप से द्रव-फिल्म बियरिंग्स)
• फाउंडेशन डंपिंग: समर्थन में संरचनात्मक और सामग्री अवमंदन
• रोटर आंतरिक अवमंदन: आमतौर पर बहुत छोटा, आमतौर पर उपेक्षित
• कुल अवमंदन: समानांतर अवमंदन तत्वों का योग

व्यवहारिक निहितार्थ

मशीन डिजाइन के लिए

• रोटर को बेयरिंग और नींव से अलग करके डिज़ाइन नहीं किया जा सकता
• बेयरिंग का चयन प्राप्त करने योग्य महत्वपूर्ण गति को प्रभावित करता है
• रोटर समर्थन के लिए नींव की कठोरता पर्याप्त होनी चाहिए
• सिस्टम अनुकूलन के लिए सभी तत्वों पर एक साथ विचार करना आवश्यक है

संतुलन के लिए

• Influence coefficients संपूर्ण सिस्टम प्रतिक्रिया का प्रतिनिधित्व करें
• क्षेत्र संतुलन स्वचालित रूप से स्थापित सिस्टम विशेषताओं के लिए जिम्मेदार है
• अलग-अलग बेयरिंग/सपोर्ट पर शॉप बैलेंसिंग पूरी तरह से स्थापित स्थिति में स्थानांतरित नहीं हो सकती है
• सिस्टम में परिवर्तन (बेयरिंग घिसना, नींव का बैठना) संतुलन प्रतिक्रिया को बदल देते हैं

समस्या निवारण के लिए

• कंपन की समस्या रोटर, बेयरिंग या नींव में उत्पन्न हो सकती है
• समस्याओं का निदान करते समय संपूर्ण प्रणाली पर विचार करना आवश्यक है
• एक घटक में परिवर्तन समग्र व्यवहार को प्रभावित करता है
• उदाहरण: नींव का क्षरण महत्वपूर्ण गति को कम कर सकता है

सामान्य सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन

सरल बीच-बीयरिंग विन्यास

• रोटर को सिरों पर दो बियरिंगों द्वारा समर्थित किया जाता है
• सबसे आम औद्योगिक विन्यास
• विश्लेषण के लिए सबसे सरल प्रणाली
• मानक दो-तल संतुलन दृष्टिकोण

ओवरहंग रोटर कॉन्फ़िगरेशन

• रोटर का विस्तार समर्थन से परे
• क्षण भुजा से उच्चतर भार वहन करना
• असंतुलन के प्रति अधिक संवेदनशील
• पंखों, पंपों, कुछ मोटरों में आम

बहु-असर प्रणालियाँ

• एकल रोटर को सहारा देने वाले तीन या अधिक बियरिंग
• अधिक जटिल भार वितरण
• बीयरिंगों के बीच संरेखण महत्वपूर्ण
• बड़े टर्बाइनों, जनरेटरों, पेपर मशीन रोल्स में आम

युग्मित बहु-रोटर प्रणालियाँ

• युग्मन द्वारा जुड़े हुए एकाधिक रोटर (मोटर-पंप सेट, टरबाइन-जनरेटर सेट)
• प्रत्येक रोटर की अपनी बीयरिंग होती है लेकिन प्रणालियाँ गतिशील रूप से युग्मित होती हैं
• विश्लेषण के लिए सबसे जटिल विन्यास
• मिसलिग्न्मेंट युग्मन पर परस्पर क्रिया बल उत्पन्न होते हैं

घूर्णन मशीनों को पृथक घटकों के बजाय एकीकृत रोटर-बेयरिंग प्रणालियों के रूप में समझना प्रभावी डिज़ाइन, विश्लेषण और समस्या निवारण के लिए आवश्यक है। सिस्टम-स्तरीय परिप्रेक्ष्य कई कंपन घटनाओं की व्याख्या करता है और विश्वसनीय, कुशल संचालन के लिए उचित सुधारात्मक कार्रवाइयों का मार्गदर्शन करता है।.

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