रोटर-बेयरिंग प्रणाली को समझना
ए रोटर-बेयरिंग प्रणाली घूर्णन करने वाले भागों से बना एक पूर्ण, एकीकृत यांत्रिक असेंबली है रोटर (एक शाफ्ट और इसके जुड़े घटकों के साथ), असर जो इसकी गति को सीमित करते हैं और इसके भार को सहन करते हैं, और स्थिर संरचना — आवास, पेडस्टल, फ्रेम, और नींव — जो असर को जमीन से जोड़ता है। में रोटर गतिकी इस पूरी श्रृंखला का विश्लेषण एक इकाई के रूप में किया जाता है, क्योंकि प्रत्येक भाग का गतिशील व्यवहार सभी अन्य लोगों के व्यवहार को आकार देता है।
रोटर को अलगाव में अध्ययन करने के बजाय, सुदृढ़ रोटर-गतिशील विश्लेषण सिस्टम को एक युग्मित यांत्रिक नेटवर्क के रूप में मानता है। रोटर गुण (द्रव्यमान, कठोरता, अवमंदन), असर विशेषताएं (कठोरता, अवमंदन, क्लीयरेंस), और सहायक-संरचना गुण (लचीलापन, अवमंदन) सभी मशीन के महत्वपूर्ण गति, इसका कंपन प्रतिक्रिया, और इसके स्थिरताको सेट करने के लिए इंटरैक्ट करते हैं। किसी एक तत्व को बदलें और अन्य प्रतिक्रिया देते हैं।
1. प्रणाली के घटक
The Rotor Assembly
सिस्टम का घूर्णन भाग, जिसमें शामिल है:
- शाफ्ट: मुख्य घूर्णन तत्व, अधिकांश झुकने वाली कठोरता प्रदान करता है।
- डिस्क और पहिए: प्ररोही, टर्बाइन पहिए, युग्मन, और पुली जो द्रव्यमान और जड़त्व जोड़ते हैं।
- Distributed mass: ड्रम-प्रकार के रोटर, या शाफ्ट का द्रव्यमान।
- कपलिंग: ड्राइवर या संचालित उपकरण के लिंक।
रोटर का गतिशील चरित्र इसके अक्ष के साथ द्रव्यमान वितरण, इसकी शाफ्ट झुकने वाली कठोरता (व्यास, लंबाई, और सामग्री का एक कार्य), इसके ध्रुवीय और व्यास संबंधी जड़त्व क्षण (जो जाइरोस्कोपिक प्रभाव), और इसकी आंतरिक अवमंदन, जो आमतौर पर छोटी होती है। चाहे शाफ्ट एक के रूप में व्यवहार करे कठोर रोटर या एक लचीला रोटर अपनी कार्यशील रेंज में इन गुणों से सीधे अनुसरण करता है।
बीयरिंग
रोटर को समर्थन देने वाले और घूर्णन की अनुमति देने वाले इंटरफेस तत्व तीन व्यापक श्रेणियों में आते हैं:
- Rolling-element bearings: ball and roller bearings.
- Fluid-film bearings: ज़र्नल बीयरिंग, तिरछे-पैड बियरिंग, और थ्रस्ट बियरिंग्स.
- Magnetic bearings: active electromagnetic suspension.
गतिशील रूप से क्या महत्वपूर्ण है वह प्रत्येक बियरिंग की कठोरता है (भार के तहत विक्षेपण के लिए प्रतिरोध, N/m या lbf/in में), इसकी भिगोना (ऊर्जा अपव्यय, N·s/m में), इसके गतिशील भागों का छोटा द्रव्यमान, इसकी रेडियल और अक्षीय clearances (जो कठोरता निर्धारित करते हैं और गैर-रैखिकता का परिचय देते हैं), और — द्रव-फिल्म प्रकारों के लिए महत्वपूर्ण — एक मजबूत गति निर्भरता: एक पत्रिका बियरिंग की कठोरता और अवमंदन चलने की गति के साथ उल्लेखनीय रूप से बदलती है।
Support Structure
स्थिर नींव के तत्वों में शामिल हैं bearing housings and pedestals, बेसप्लेट या फ्रेम जो उन्हें जोड़ता है, कंक्रीट या स्टील की नींव जो भार को जमीन तक ले जाती है, और कोई भी अलगाव तत्व — स्प्रिंग्स, पैड, या माउंट्स — जिनका उपयोग कंपन को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। समर्थन अतिरिक्त कठोरता में योगदान देता है (कभी-कभी रोटर की अपनी के अनुरूप, कभी-कभी उससे कम), सामग्री और जोड़ों के माध्यम से अवमंदन, और द्रव्यमान जो समग्र प्रणाली प्राकृतिक आवृत्तियों को स्थानांतरित करता है। जहां वह आधार की कठोरता अपर्याप्त है, यह मशीन के व्यवहार पर हावी हो सकता है।
2. सिस्टम-स्तर विश्लेषण आवश्यक क्यों है
Coupled Behaviour
सिस्टम की विशिष्ट विशेषता यह है कि प्रत्येक घटक दूसरों पर कार्य करता है:
- रोटर विक्षेपण बियरिंग्स पर बल पैदा करता है।
- बेयरिंग विक्षेपण रोटर की समर्थन स्थितियों को बदलता है।
- सहायक लचक बियरिंग्स को चलने देता है, स्पष्ट बियरिंग कठोरता को कम करता है।
- नींव का कंपन बियरिंग्स के माध्यम से रोटर में वापस खिलाता है।
सिस्टम प्राकृतिक आवृत्तियों
The प्राकृतिक आवृत्तियाँ पूर्ण सिस्टम के अंतर्गत आते हैं, किसी एक भाग के नहीं:
- कठोर रोटर के साथ नरम बियरिंग्स कम महत्वपूर्ण गति देते हैं।
- लचीले रोटर के साथ कठोर बियरिंग्स उच्च महत्वपूर्ण गति देते हैं।
- एक लचीली नींव महत्वपूर्ण गति को कम कर सकती है भले ही बियरिंग्स कठोर हों।
- सिस्टम की प्राकृतिक आवृत्ति कभी भी केवल रोटर की अपनी प्राकृतिक आवृत्ति नहीं है।
इन आवृत्तियों को गति के साथ कैसे स्थानांतरित होता है यह मैपिंग बिल्कुल वही है जो एक कैम्पबेल आरेख के लिए है, और प्रत्येक क्रॉसिंग एक के अनुरूप है मोड आकार संयोजित प्रणाली की।
3. विश्लेषण विधियाँ
सरलीकृत मॉडल
प्रारंभिक कार्य के लिए, इंजीनियर कम किए गए मॉडल का सहारा लेते हैं:
- सरल समर्थित बीम: कठोर समर्थन पर एक बीम के रूप में रोटर, असर और नींव की लचीलेपन को नजरअंदाज करते हुए।
- जेफकॉट रोटर: एक लचीली शाफ्ट पर केंद्रित द्रव्यमान जिसमें वसंत समर्थन हैं — क्लासिक शिक्षण मॉडल जो असर की कठोरता को शामिल करता है।
- स्थानांतरण-मैट्रिक्स विधि: बहु-डिस्क रोटर के लिए पारंपरिक हाथ से किया जाने वाला दृष्टिकोण।
उन्नत मॉडल
वास्तविक मशीनरी के सटीक विश्लेषण के लिए:
- परिमित-तत्व विश्लेषण (FEA): असर का प्रतिनिधित्व करने वाले वसंत तत्वों के साथ एक विस्तृत रोटर मॉडल।
- असर मॉडल: गैर-रैखिक कठोरता और अवमंदन जो गति, भार और तापमान के साथ भिन्न होते हैं।
- नींव की लचीलापन: समर्थन संरचना का एक FEA या मोडल मॉडल।
- युग्मित विश्लेषण: संपूर्ण सिस्टम, हर अंतःक्रिया प्रभाव सहित।
4. मुख्य प्रणाली पैरामीटर
कठोरता योगदान
कुल सिस्टम कठोरता रोटर, असर और नींव की कठोरताओं का एक श्रृंखला संयोजन है:
1/केकुल = 1/केरोटर + 1/किलोसहन करना + 1/किलोनींव
- सबसे नरम तत्व कुल कठोरता पर हावी होता है — बिल्कुल वैसे जैसे कमजोरी की कड़ी एक श्रृंखला को नियंत्रित करती है।
- एक सामान्य वास्तविक-विश्व केस नींव की लचीलापन सिस्टम कठोरता को रोटर की अपनी कठोरता से नीचे खींचना है।
डंपिंग योगदान
- बेयरिंग डैम्पिंग: आमतौर पर प्रमुख स्रोत, विशेष रूप से द्रव-फिल्म असर में।
- नींव अवमंदन: समर्थन में संरचनात्मक और सामग्री अवमंदन।
- रोटर आंतरिक अवमंदन: आम तौर पर बहुत छोटे और आमतौर पर नजरअंदाज किए जाते हैं।
- कुल अवमंदन: समानांतर अवमंदन तत्वों का योग।
5. व्यावहारिक निहितार्थ
मशीन डिजाइन के लिए
- एक रोटर को इसके असर और आधार से अलग तरीके से डिज़ाइन नहीं किया जा सकता।
- असर का चयन प्राप्त किए जा सकने वाले गंभीर गतियों को निर्धारित करता है।
- आधार की कठोरता रोटर को समर्थन देने के लिए पर्याप्त होनी चाहिए।
- वास्तविक अनुकूलन सभी तत्वों को एक साथ विचार करता है।
संतुलन के लिए
- प्रभाव गुणांक संपूर्ण प्रणाली की प्रतिक्रिया को कैप्चर करें, केवल रोटर की नहीं।
- क्षेत्र संतुलन स्वचालित रूप से स्थापित सिस्टम विशेषताओं के लिए जिम्मेदार है
- विभिन्न असर-और-समर्थन सेट पर दुकान में संतुलन स्थापित मशीन में पूरी तरह से स्थानांतरित नहीं हो सकता।
- प्रणाली में परिवर्तन — असर का टूट-फूट, आधार का बैठना — समय के साथ संतुलन प्रतिक्रिया को बदल देते हैं।
यह बिल्कुल कारण है कि स्थल पर माप इतना मूल्यवान है। जैसे कि बैलेनसेट-1a एक पोर्टेबल दो-चैनल विश्लेषक रोटर को इसके स्वयं के असर में, परिचालन गति पर, इसके वास्तविक आधार पर संतुलित करता है — इसलिए आयाम-and-चरण जो डेटा यह एकत्र करता है और जो प्रभाव गुणांक यह गणना करता है वह वास्तविक रोटर-असर प्रणाली को दर्शाते हैं जिसमें मशीन वास्तव में चलती है, समर्थन और तापीय प्रभाव सहित जो संतुलन मशीन कभी नहीं देखती। अवशिष्ट असंतुलन इसलिए जो अवशेष यह सत्यापित करता है वह रोटर सेवा में रहेगा।
समस्या निवारण के लिए
- एक कंपन समस्या रोटर, असर, या आधार में उत्पन्न हो सकती है।
- निदान संपूर्ण प्रणाली पर विचार करना चाहिए, केवल एक संदिग्ध भाग पर नहीं।
- एक घटक में परिवर्तन पूरे का व्यवहार स्थानांतरित करता है।
- उदाहरण के लिए, आधार के बिगड़ने से एक मशीन की गंभीर गतियां परिचालन श्रेणी में कम हो सकती हैं।
6. सामान्य प्रणाली कॉन्फ़िगरेशन
सरल बीच-बीयरिंग विन्यास
- रोटर को इसके सिरों पर दो असर द्वारा ले जाया जाता है।
- सबसे आम औद्योगिक लेआउट, और विश्लेषण करने के लिए सबसे सरल।
- मानक के अनुकूल है दो-तल संतुलन approach.
ओवरहंग रोटर कॉन्फ़िगरेशन
- एक ओवरहंग रोटर इसके असर समर्थन से परे विस्तारित होता है।
- भुजा की लंबाई (moment arm) असर पर भार को बढ़ाती है।
- यह असंतुलन के प्रति अधिक संवेदनशील है, और अधिक मजबूत होने की प्रवृत्ति रखता है couple-unbalance घटक।.
- पंखे, पंप और कुछ मोटर में सामान्य है।
बहु-असर प्रणालियाँ
- तीन या अधिक असर एक एकल रोटर को सहारा देते हैं।
- भार वितरण अधिक जटिल है।
- असरों के बीच संरेखण महत्वपूर्ण हो जाता है।
- बड़ी टरबाइनों, जनरेटर और पेपर-मशीन रोलर में सामान्य है।
युग्मित बहु-रोटर प्रणालियाँ
- कई रोटर युग्मकों द्वारा जुड़े हुए हैं, जैसे मोटर-पंप और टरबाइन-जनरेटर सेट में।
- प्रत्येक रोटर के अपने असर हैं, लेकिन सिस्टम गतिशील रूप से युग्मित हैं।
- यह विश्लेषण के लिए सबसे जटिल विन्यास है।
- मिसलिग्न्मेंट एक युग्मक पर रोटर के बीच अंतःक्रिया बल उत्पन्न करता है।
घूर्णी मशीनरी को एकीकृत रोटर-असर प्रणाली के रूप में देखना — अलग-अलग घटकों के संग्रह के बजाय — प्रभावी डिजाइन, विश्लेषण और समस्या निवारण के लिए मौलिक है। प्रणाली-स्तरीय दृष्टिकोण कई कंपन घटनाओं की व्याख्या करता है जो अलगाव में कोई अर्थ नहीं रखती हैं, और यह सुधारात्मक कार्यों का मार्ग दिखाता है जो वास्तव में काम करते हैं, विश्वसनीय और कुशल संचालन के लिए।
