रोटर व्हर्ल और व्हिप अस्थिरता को समझना

परिभाषा: व्हर्ल और व्हिप क्या हैं?

तेल भंवर and तेल कोड़ा आत्म-उत्तेजित के दो संबंधित और अत्यधिक खतरनाक रूप हैं, उप-तुल्यकालिक द्रव-फिल्म (जर्नल) बियरिंग्स से सुसज्जित उच्च गति वाली घूर्णन मशीनों में होने वाले कंपन। ये असंतुलन जैसी समस्याओं के कारण उत्पन्न होने वाले बलात् कंपन नहीं हैं, बल्कि रोटर अस्थिरता जहाँ रोटर की गति ही कंपन को बनाए रखने और बढ़ाने वाले बल उत्पन्न करती है। दोनों की विशेषता रोटर शाफ्ट का "घूमना" है—एक बड़ी कक्षा में आगे की ओर बढ़ना—अपने बेयरिंग क्लीयरेंस के भीतर।

तंत्र: यह कैसे घटित होता है?

द्रव-फिल्म बेयरिंग में, घूर्णन शाफ्ट को तेल के एक उच्च-दाब वाले वेज द्वारा सहारा दिया जाता है। शाफ्ट बेयरिंग के केंद्र में नहीं होता, बल्कि एक तरफ ऊपर की ओर होता है। जैसे-जैसे शाफ्ट तेल को घसीटता है, तेल स्वयं शाफ्ट की सतही गति के आधे से थोड़ी कम औसत गति से घूमता है।

तेल भंवर यह तब होता है जब यह परिसंचारी तेल फिल्म बेयरिंग के चारों ओर शाफ्ट को "धकेलना" शुरू कर देती है, जिससे यह एक बड़ी, आगे की कक्षा में घूमने लगता है। इस चक्कर की आवृत्ति तेल फिल्म की औसत गति से निर्धारित होती है, जो आमतौर पर शाफ्ट की चलने की गति का 42% और 48% (0.42x से 0.48x)यह एक क्लासिक उप-तुल्यकालिक कंपन हस्ताक्षर है।

तेल भंवर: अग्रदूत

तेल का भंवर अक्सर अस्थिरता का प्रारंभिक चरण होता है। इसकी विशेषताएँ हैं:

• आवृत्ति: 0.42x और 0.48x RPM के बीच FFT स्पेक्ट्रम में एक विशिष्ट शिखर के रूप में दिखाई देता है।
• व्यवहार: मशीन की गति बढ़ने के साथ ही घूमने की आवृत्ति भी बढ़ेगी, जो हमेशा ~45% की सीमा में रहेगी।
• गंभीरता: यह तेज़ लेकिन कभी-कभी स्थिर कंपन पैदा कर सकता है। मशीन के भार, गति या तेल के तापमान में बदलाव के साथ यह प्रकट या गायब हो सकता है। हालांकि यह अवांछनीय है, लेकिन यह हमेशा तुरंत विनाशकारी नहीं होता।

तेल संकट: गंभीर खतरा

तेल कोड़ा यह तेल के घूमने से होने वाली एक कहीं अधिक गंभीर और खतरनाक स्थिति है। यह तब होता है जब मशीन की गति उस बिंदु तक बढ़ जाती है जहाँ तेल घूमने की आवृत्ति (लगभग 45% चलने की गति पर) रोटर की पहली प्राकृतिक आवृत्ति (इसकी पहली महत्वपूर्ण गति)।

जब ऐसा होता है, तो तेल का चक्कर रोटर की प्राकृतिक आवृत्ति पर "लॉक" हो जाता है और एक अनुनाद उत्पन्न करता है। तेल के चक्कर की विशेषताएँ हैं:

• आवृत्ति: कंपन आवृत्ति रोटर की पहली प्राकृतिक आवृत्ति पर "लॉक" हो जाती है और मशीन की गति बढ़ने पर भी *और अधिक नहीं बढ़ती*।
• आयाम: कंपन का आयाम बहुत बढ़ जाता है और हिंसक एवं अस्थिर हो जाता है।
• व्यवहार: ऑयल व्हिप बेहद विनाशकारी होता है और गति बढ़ाने से भी नहीं रुकता। यह बहुत ही कम समय में बियरिंग्स, सील्स और रोटर को विनाशकारी नुकसान पहुँचा सकता है।

जिस गति से व्हिप शुरू होता है वह आमतौर पर रोटर की पहली महत्वपूर्ण गति से लगभग दोगुनी होती है। तेल व्हिप का अनुभव करने वाली मशीन को तुरंत बंद करना आवश्यक होता है।

व्हर्ल और व्हिप की पहचान कैसे करें

• स्पेक्ट्रम विश्लेषण: एक मज़बूत उप-समकालिक शिखर की तलाश करें। शुरुआत के दौरान, अगर शिखर की आवृत्ति गति के साथ बढ़ती है, तो यह व्हर्ल है। अगर शिखर की आवृत्ति एक निश्चित बिंदु पर "समतल" हो जाती है, जबकि 1x चलने वाली गति का शिखर लगातार बढ़ता रहता है, तो यह व्हिप में परिवर्तित हो गया है।
• ऑर्बिट प्लॉट: शाफ्ट कक्षा एक बड़ी, आगे की ओर बढ़ने वाली वृत्त या दीर्घवृत्त होगी, जिसमें प्रायः 1x चलने वाली गति का कंपन आरोपित होगा, जिससे एक "लूप-द-लूप" जैसी उपस्थिति बनेगी।
• झरना प्लॉट: एक प्रारंभिक परीक्षण से प्राप्त वाटरफॉल प्लॉट सबसे स्पष्ट चित्र प्रदान करता है, जो तेल भंवर आवृत्ति को गति के साथ बढ़ता हुआ दिखाता है, जब तक कि यह पहली प्राकृतिक आवृत्ति के साथ प्रतिच्छेद नहीं कर लेता और तेल भंवर में परिवर्तित नहीं हो जाता।

कारण और समाधान

ये अस्थिरताएँ जटिल होती हैं और बियरिंग डिज़ाइन, रोटर ज्यामिति, तेल की श्यानता, तापमान और भार से प्रभावित होती हैं। ये असंतुलन के कारण नहीं होतीं और इन्हें संतुलन द्वारा ठीक नहीं किया जा सकता। समाधान आमतौर पर डिज़ाइन-स्तरीय परिवर्तन होते हैं, जैसे:

• अधिक स्थिर बेयरिंग डिजाइन में परिवर्तन (उदाहरणार्थ, टिल्ट-पैड बेयरिंग)।
• तेल की श्यानता या तापमान में परिवर्तन करना।
• असर भार में वृद्धि.
• तेल के परिधीय प्रवाह को बाधित करने के लिए बियरिंग में खांचे या बांध जैसी विशेषताएं डालना।

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