घूर्णन मशीनरी में असंतुलन को समझना
असंतुलित होना (के साथ परस्पर उपयोग किया जाता है असंतुलन) एक में की स्थिति है रोटर जहाँ द्रव्यमान का केंद्र घूर्णन अक्ष पर स्थित नहीं होता। वह विस्थापन — सनक — का अर्थ है कि द्रव्यमान शाफ्ट के चारों ओर असमान रूप से वितरित है। जब रोटर घूमता है, तो केंद्र से हटकर स्थित द्रव्यमान बाहर की ओर फेंका जाता है। अपकेंद्री बल, एक घूर्णनशील भार उत्पन्न करता है जो बेयरिंग्स और पूरी मशीन को हिला देता है। असंतुलन व्यापक रूप से सबसे आम स्रोत है कंपन घूर्णनशील उपकरणों में, और यह दोष है कि संतुलन सुधारने के लिए मौजूद है।
1. परिभाषा और इसके पीछे का भौतिकी
मात्रात्मक रूप से, असंतुलन यू ऑफसेट द्रव्यमान और अक्ष से इसकी त्रिज्या का गुणनफल है — द्रव्यमान का एक भारी केंद्र एम रेडियस पर बैठे हुए r U = m·r देता है, व्यक्त किया गया ग्राम-मिलिमीटर (g·mm) या ग्राम-इंच। इसे समतुल्य रूप से कुल रोटर द्रव्यमान को उसके गुरुत्वकेंद्र की अपकेंद्रीता (e) से गुणा करके लिखा जा सकता है (U = M·e)। यांत्रिक दृष्टि से महत्वपूर्ण वह बल है जो इससे उत्पन्न होता है। अपकेंद्री बल कोणीय वेग के वर्ग के साथ बढ़ता है:
F = m · r · वक्रांशीय त्वरण — गति और विघटनकारी बल दोनों दोगुने हो जाते हैं चौगुना हो जाता है.
यह वर्ग-कानून संबंध ही कारण है कि हाथ से सुचारू रूप से चलने वाला रोटर परिचालन गति पर जोरदार कंपन कर सकता है, और तेज़ मशीनों को धीमी मशीनों की तुलना में कहीं अधिक सटीक रूप से संतुलित करना पड़ता है। यह बल शाफ्ट के साथ घूमता है, इसलिए यह प्रति क्रांति संरचना को एक बार झटका देता है — असंतुलन की अनूठी पहचान का मूल।
2. क्लासिक वाइब्रेशन सिग्नेचर
अनबैलेंस उन दोषों में से एक है जिन्हें निदान करना आसान होता है क्योंकि इसकी फिंगरप्रिंट बहुत ही सुसंगत होती है:
- आवृत्ति: कंपन ठीक पर प्रकट होता है घूर्णन गति का 1 गुना (the परिचालन गति). गति बदलें और पीक ठीक उसी तरह इसे सटीक रूप से ट्रैक करता है — एक परिभाषित गुण जो इसे कई अन्य दोषों से अलग करता है।
- दिशा: ऊर्जा मुख्यतः रेडियल (क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर), थोड़े से साथ अक्षीय (थ्रस्ट) घटक।
- आयाम: यह गति के वर्ग के अनुपाती होता है — आरपीएम को दोगुना करने पर प्रतिक्रिया लगभग चार गुना बढ़ जाती है, जैसा कि ऊपर बताई गई भौतिकी की भविष्यवाणी करती है।
- चरण: एक गुना चरण पठन स्थिर और दोहराने योग्य है, जो ठीक वही है जो भारी स्थान को पता लगाने योग्य और सुधारने योग्य बनाता है।
वह स्थिर आयाम-और-चरण युग्म सुधार के लिए कच्चा माल है: यह जानना कि 1× प्रतिक्रिया कितनी बड़ी है और कहाँ यह संकेत विश्लेषक को आवश्यक काउंटरवेट के आकार और कोण की गणना करने में मदद करता है। कम अक्षीय कंपन के साथ शुद्ध 1× पीक असंतुलन की ओर संकेत करता है; इसके बजाय एक मजबूत 2× घटक सुझाव देता है। मिसलिग्न्मेंट या ढील.
3. असंतुलन के तीन प्रकार
स्थैतिक असंतुलन
इसे “बल असंतुलन” भी कहा जाता है, यह सबसे सरल मामला है: द्रव्यमान एक ही तल में विस्थापित होता है, जैसे एक पतली डिस्क पर एक भारी बिंदु। इसे कहा जाता है स्थिर क्योंकि यह तब प्रकट होता है जब रोटर विश्राम की स्थिति में होता है — घर्षणरहित चाकू-किनारों पर स्थापित, रोटर तब तक लुढ़कता रहता है जब तक भारी स्थान तल पर नहीं उतर आता। इसे भारी स्थान के 180° विपरीत एक ही वजन रखकर ठीक किया जाता है, डोमेन का एकल-विमान संतुलन.
युगल असंतुलन
यहाँ दो समान भारी बिंदु रोटर के विपरीत सिरों पर, 180° के अंतर पर स्थित हैं। ये एक शुद्ध बल के रूप में रद्द हो जाते हैं लेकिन एक कपल (couple) बनाते हैं युगल — एक झुलाने वाला क्षण जो रोटर को सिरे-दर-सिरे मोड़ने की कोशिश करता है। शुद्ध कपल असंतुलन (pure couple unbalance) वाला रोटर स्थिर रूप से संतुलित होता है (यह नाइफ एज पर नहीं लुढ़केगा), फिर भी घूमने पर यह गंभीर रूप से कंपन करता है। सुधार के लिए झुलाने वाले क्षण का विरोध करने हेतु दो अलग-अलग तलों में दो भारों की आवश्यकता होती है।
गतिशील असंतुलन
वास्तविक मशीनरी में लगभग सभी में पाई जाने वाली स्थिति, गतिशील असंतुलन, स्थिर और युग्मक घटकों का संयोजन है। इसे ठीक करने के लिए रोटर पर कम से कम दो तलों में द्रव्यमान परिवर्तन करना आवश्यक होता है — प्रक्रिया का गतिशील (दो-तल) संतुलन. एक निकट-संबंधित मामला, जहाँ स्थिर और युग्म प्रभाव एक ही कोणीय स्थिति साझा करते हैं, उसे कहा जाता है अर्ध-स्थिर असंतुलन.
4. असंतुलन के सामान्य कारण
असंतुलन निर्माण के समय मौजूद हो सकता है या सेवा में विकसित हो सकता है। सामान्य स्रोतों में शामिल हैं:
- निर्माण की खामियाँ: कास्टिंग में छिद्रता, असमान सामग्री घनत्व, और मशीनिंग सहनशीलता।
- असेंबली त्रुटियाँ: गलत तरीके से स्थापित पुर्जे, असमान रूप से कसे गए बोल्ट या गलत संरेखण वाली कुंजियाँ जो द्रव्यमान वितरण को बदल देती हैं।
- घिसाव और टूट-फूट: असमान अपरदन, जंग या घिसाव पंखे की ब्लेडों और पंप पर इम्पेलर.
- सामग्री निर्माण: पंखों, ब्लोअर और सेंट्रीफ्यूज के रोटर पर गंदगी, धूल या उत्पाद का जमाव।
- घटक विफलता: एक फेंका हुआ संतुलन भार या एक टूटी हुई ब्लेड तुरंत एक गंभीर असंतुलन की स्थिति पैदा कर देती है।
5. असंतुलन को ठीक करना क्यों महत्वपूर्ण है
महत्वपूर्ण असंतुलन वाली मशीन को लगातार चलाने से वह क्षतिग्रस्त हो जाती है, क्योंकि घूर्णन बल प्रत्येक क्रांति पर संरचना को झटका देता है।
- समयपूर्व बेयरिंग विफलता: बेयरिंग उच्च गतिशील भार वहन करती हैं और तेजी से घिस जाती हैं।
- थकान और दरारें: चक्रीय तनाव जमा होता है थकान शाफ्ट, नींव और संरचना में क्षति।
- घटी हुई दक्षता: ऊर्जा उपयोगी कार्य के बजाय कंपन और ऊष्मा के रूप में व्यर्थ हो जाती है।
- सुरक्षा जोखिम: गंभीर असंतुलन विनाशकारी विफलता तक बढ़ सकता है।
6. असंतुलन का मापन, सुधार और सहनशीलता
असंतुलन को एक व्यवस्थित संतुलन प्रक्रिया द्वारा दूर किया जाता है — मशीनरी की विश्वसनीयता बढ़ाने के सबसे लागत-कुशल तरीकों में से एक। एक असेंबल्ड मशीन पर यह ऑन-साइट किया जाता है, बजाय इसके कि संतुलन मशीन. एक पोर्टेबल दो-चैनल विश्लेषक जैसे कि Balanset-1A 1× आयाम और चरण को मापता है, रोटर की गणना करता है। प्रभाव गुणांक से एक परीक्षण वजन, और इंजीनियर को एकल- या दो-प्लेन के लिए आवश्यक सुधार का द्रव्यमान और कोण बताता है क्षेत्र संतुलनक्योंकि यह संचालन गति पर मशीन के अपने बेयरिंग्स में काम करता है, यह वास्तविक चलने की स्थिति को कैद करता है।
संतुलन कभी शून्य तक पहुँचने के बारे में नहीं होता — यह असंतुलन को एक परिभाषित सीमा से नीचे लाने के बारे में होता है। वह सीमा से आती है संतुलन गुणवत्ता ग्रेड (जी-ग्रेड) की प्रणाली आईएसओ 21940-11 (जिसने लंबे समय से परिचित ISO 1940-1 को प्रतिस्थापित कर दिया)। ग्रेड और सेवा गति एक अनुमेय में परिवर्तित होती हैं। अवशिष्ट असंतुलन जी·मिमी में; एक मुक्त अवशिष्ट असंतुलन कैलकुलेटर (आईएसओ 21940-11) चुने गए ग्रेड और आरपीएम को सीधे प्रत्येक विमान के लिए अनुमत आंकड़े में बदल देता है।
