ಭ್ರಮಣ ಯಂತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಅಸಮತೋಲನ (Imbalance) ಅನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು
ಅಸಮತೋಲನ — ಇದರೊಂದಿಗೆ ಪರಸ್ಪರ ವಿನಿಮಯವಾಗಿ ಬಳಸುವ ಪದ unbalance — ಎಂದರೆ ಒಂದು ರೋಟರ್‘ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಕೇಂದ್ರವು ಅದರ ಭ್ರಮಣ ಅಕ್ಷದೊಂದಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗದ ಸ್ಥಿತಿ. ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಶಾಫ್ಟ್ ಸುತ್ತ ಅಸಮಾನವಾಗಿ ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟಿರುವುದರಿಂದ, rotor ಸುತ್ತಿದಾಗ ಆ offset mass ಒಂದು ಒಟ್ಟು ಕೇಂದ್ರಮುಖ ಬಲವನ್ನು ಅದು rotor ಅನ್ನು ಅದರ centre ನಿಂದ ದೂರ ಎಳೆಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣ machine ಅನ್ನು shake ಮಾಡುತ್ತದೆ. mass centre geometric centre ನಿಂದ offset ಆಗಿರುವ ಈ ಸ್ಥಿತಿಯೇ rotor ನ ವಿಕೇಂದ್ರಿತತೆ, ಮತ್ತು ಇದರಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಕಂಪನವೇ rotating machinery ಯಲ್ಲಿ imbalance ಅನ್ನು ಅತಿ ಸಾಮಾನ್ಯ ದೋಷವನ್ನಾಗಿಸುತ್ತದೆ — ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ diagnostician ಮೊದಲು ಪರಿಶೀಲಿಸುವುದೂ ಇದೇ.
1. ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ: ಬಲಕ್ಕೆ ಕಾರಣವೇನು
ವ್ಯತ್ಯಯಕಾರಿ ಬಲವು ಕೇಂದ್ರಾಪಗಾಮಿ: F = m·r·ω², ಇಲ್ಲಿ m·r imbalance ಆಗಿದೆ (offset mass × ಅದರ ವ್ಯಾಸಾರ್ಧ) ಮತ್ತು ω ಕೋಣೀಯ ವೇಗವಾಗಿದೆ. ಇದರಿಂದ ತಕ್ಷಣ ಎರಡು ಪರಿಣಾಮಗಳು ಬರುತ್ತವೆ. ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಬಲವು ಶಾಫ್ಟ್ ಜೊತೆಗೆ ತಿರುಗುತ್ತದೆ; ಹೀಗಾಗಿ ಅದು ಪ್ರತಿ revolution ಗೆ ಒಮ್ಮೆ bearings ಮೇಲೆ ತಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಎರಡನೆಯದಾಗಿ, ಅದು ವರ್ಗ ವೇಗದ ವರ್ಗಕ್ಕೆ ಅನುಪಾತವಾಗಿರುತ್ತದೆ — ಕೈಯಿಂದ ನಿಧಾನವಾಗಿ ತಿರುಗಿಸಿದಾಗ ಸರಿಯಾಗಿರುವಂತೆ ತೋರುವ rotor, ಪೂರ್ಣ RPM ನಲ್ಲಿ ತುಂಬ ಕಠಿಣವಾಗಬಹುದು; ಅದಕ್ಕಾಗಿ ಸಮತೋಲನ ಗುಣಮಟ್ಟ ಸೇವಾ ವೇಗ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಅಗತ್ಯಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಕಠಿಣವಾಗುತ್ತವೆ. Imbalance ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ gram-millimetres (g·mm) ನಲ್ಲಿ, ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ × ವ್ಯಾಸಾರ್ಧವಾಗಿ ಪರಿಮಾಣೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ; ಏಕೆಂದರೆ ಎಷ್ಟು mass ಅಕ್ಷದಿಂದ ತಪ್ಪಿದೆ ಮತ್ತು ಅದು ಅಕ್ಷದಿಂದ ಎಷ್ಟು ದೂರದಲ್ಲಿದೆ ಎನ್ನುವುದೇ ಬಲವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ.
2. Imbalance ದೋಷನಿರ್ಣಯ: ಪರಂಪರೆಯ ಸಹಿ
Imbalance ಅನ್ನು ಗುರುತಿಸುವುದು ಹೋಲಿಕೆಯಾಗಿ ಸುಲಭ, ಏಕೆಂದರೆ ಅದರ vibration signature ಅಷ್ಟು ಸತತವಾಗಿರುತ್ತದೆ — ಇದಕ್ಕಾಗಿಯೇ ಇದು ಸಹಜವಾದ ಆರಂಭಿಕ ಹಂತವಾಗುತ್ತದೆ vibration analysis:
- Frequency: ಕಂಪನವು ನಿಖರವಾಗಿ ಇಲ್ಲಿ ಕಾಣಿಸುತ್ತದೆ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ವೇಗದ 1× (ಅಂದರೆ running speed). ಯಂತ್ರದ ವೇಗವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಿದರೂ ಕಡಿತ ಮಾಡಿದರೂ peak ಅದನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಅನುಸರಿಸುತ್ತದೆ.
- ದಿಕ್ಕು: ಶಕ್ತಿ ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ರೇಡಿಯಲ್ — ಅಡ್ಡ ಮತ್ತು ಲಂಬ — ದಿಕ್ಕುಗಳಲ್ಲಿ ಇರುತ್ತದೆ; ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅತ್ಯಲ್ಪ ಅಕ್ಷೀಯ (thrust) ಕಂಪನದೊಂದಿಗೆ.
- ಆಯಾಮ: ಭ್ರಮಣ ವೇಗದ ವರ್ಗಕ್ಕೆ ಅನುಪಾತವಾಗಿರುತ್ತದೆ; ಆದ್ದರಿಂದ ವೇಗವನ್ನು ದ್ವಿಗುಣ ಮಾಡಿದರೆ imbalance force ಮತ್ತು ಅದರ ಫಲವಾದ vibration ಸುಮಾರು ನಾಲ್ಕುಪಟ್ಟು ಆಗುತ್ತದೆ.
- Phase: 1× phase reading ಸ್ಥಿರವಾಗಿಯೂ ಪುನರಾವರ್ತನೀಯವಾಗಿಯೂ ಇರುತ್ತದೆ; ಅದಕ್ಕಾಗಿಯೇ heavy spot ಅನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಬಹುದು.
ಪ್ರಭುತ್ವ ಹೊಂದಿದ 1× peak ಇದೇ ರೀತಿ ಇದರಿಂದಲೂ ಬರಬಹುದು misalignment, ಒಂದು ಬಾಗಿದ ಶಾಫ್ಟ್ ಅಥವಾ resonance, ಆದ್ದರಿಂದ ಎಚ್ಚರಿಕೆಯ ವಿಶ್ಲೇಷಕ imbalance ಅನ್ನು ಇದರ ಮೂಲಕ ದೃಢೀಕರಿಸುತ್ತಾನೆ ಸಂಪೂರ್ಣ pattern: ಹೆಚ್ಚಿನ 1×, ಕಡಿಮೆ harmonics, ಮುಖ್ಯವಾಗಿ radial energy, ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರ phase. ಅದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ ದೊಡ್ಡ 2× ಘಟಕವು misalignment ಅಥವಾ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಸಂಸ್ಥೋಲನ.
3. Imbalanceನ ಮೂರು ವಿಧಗಳು
Static imbalance
ಇದನ್ನು “force imbalance” ಎಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ; ಇದು ಅತಿ ಸರಳ ಪ್ರಕಾರ, ಇಲ್ಲಿ mass ಒಂದು ಏಕ ಸಮತಲದಲ್ಲಿ offset ಆಗಿರುತ್ತದೆ — ತೆಳುವಾದ disk ಮೇಲಿನ ಒಂದು heavy spot ಅನ್ನು ಕಲ್ಪಿಸಿ. ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಲ್ಲಿ ತಾನೇ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ ಇದನ್ನು “static” ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ: frictionless knife edges ಮೇಲೆ ಸಮತೋಲಿತ ಮಾಡಿದಾಗ rotor heavy spot ಕೆಳಗೆ ತೂಗುುವವರೆಗೂ ಉರುಳುತ್ತದೆ. heavy spot ಗೆ 180° ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ ಇರಿಸಿದ ಒಂದು single weight ಇದನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸುತ್ತದೆ; ಇದು ಏಕ-ಸಮತಲ ಬ್ಯಾಲೆನ್ಸಿಂಗ್.
Couple imbalance
rotorನ ವಿರುದ್ಧ ತುದಿಗಳಲ್ಲಿ 180° ಅಂತರದಲ್ಲಿ ಇರುವ ಎರಡು ಸಮಾನ heavy spots, ಒಟ್ಟು ಬಲವಾಗಿ ಪರಸ್ಪರ ರದ್ದು ಆಗುತ್ತವೆ; ಆದರೆ ಒಂದು ಕಪಲ್ ರಚಿಸುತ್ತವೆ — rotor ಅನ್ನು ತುದಿಯಿಂದ ತುದಿಗೆ ತೂಗಿಸುವ rocking moment. ಇಂತಹ rotor ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಸಮತೋಲಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ (knife edges ಮೇಲೆ ಉರುಳುವುದಿಲ್ಲ), ಆದರೆ ಓಡುತ್ತಿರುವಾಗ ತೀವ್ರವಾಗಿ ಕಂಪಿಸುತ್ತದೆ; ಈ moment ಅನ್ನು ರದ್ದುಮಾಡಲು ಎರಡು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಸಮತಲಗಳಲ್ಲಿ ಎರಡು correction weights ಬೇಕಾಗುತ್ತವೆ.
Dynamic imbalance
ಬಹುತೇಕ ಎಲ್ಲಾ ನೈಜ ಯಂತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ ಸ್ಥಿತಿ dynamic imbalance ಆಗಿದ್ದು, ಇದು static ಮತ್ತು couple ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸಲು rotorದ ಉದ್ದದ ಕನಿಷ್ಠ ಎರಡು ಸಮತಲಗಳಲ್ಲಿ mass ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಮಾಡಬೇಕು — ಚಲನಾಶೀಲ (ದ್ವಿ-ತಲಿ) ಸಮತೋಲನ. static ಮತ್ತು couple ಘಟಕಗಳು ಕೋಣೀಯವಾಗಿ ಹೊಂದಿಬಂದರೆ, ಆ ವಿಶೇಷ ಸಂದರ್ಭವನ್ನು ಅರ್ಧ-ಸ್ಥಿರ ಅಸಮತೋಲನ.
4. ಸಾಮಾನ್ಯ ಕಾರಣಗಳು
Imbalance ಉತ್ಪಾದನೆಯಿಂದಲೇ ಇರಬಹುದು ಅಥವಾ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ವೇಳೆ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯಾಗಬಹುದು. ಸಾಮಾನ್ಯ ಮೂಲಗಳು:
- ಉತ್ಪಾದನ ಅಪೂರ್ಣತೆಗಳು: ಎರಕಗಳಲ್ಲಿ ರಂಧ್ರತೆ, ಅಸಮಾನ ಮೌಲ್ಯ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಸಂಸ್ಕರಣ ಪ್ರಾವಿಧಾನಗಳು.
- ವಿಧಾನ ದೋಷಗಳು: ತಪ್ಪಾಗಿ ಅಳವಡಿಸಿದ ಘಟಕಗಳು, ಅಸಮಾನವಾಗಿ ಬಿಗಿಗೊಳಿಸಿದ bolts, ಅಥವಾ ಸರಿಯಿಲ್ಲದ keys.
- Wear and tear: ಅಸಮಾನ ರೂಪಾಂತರ, ಕೋರೋಶನ್ ಅಥವಾ ಧರಣೆ ಫ್ಯಾನ್ ಬ್ಲೇಡ್ಗಳು ಮತ್ತು ಪಂಪ್ನಲ್ಲಿ impellers.
- Material buildup: fans, blowers ಮತ್ತು centrifuges ಗಳ rotors ಮೇಲೆ ಕಸ, ಧೂಳು ಅಥವಾ ಉತ್ಪನ್ನದ ಸಂಗ್ರಹಣೆ.
- ಘಟಕ ವಿಫಲತೆ: ಹೊರಬಿದ್ದ balance weight ಅಥವಾ ಮುರಿದ blade ತಕ್ಷಣವೇ ಗಂಭೀರ imbalance ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ.
5. Imbalance ಸರಿಪಡಿಸುವುದು ಏಕೆ ಅತಿ ಮುಖ್ಯ
ಗಮನಾರ್ಹ imbalance ಇರುವ ಯಂತ್ರವನ್ನು ಹಾಗೆಯೇ ಓಡಿಸಿದರೆ ಅದು ಕ್ರಮೇಣ ಹಾನಿಗೊಳಗಾಗುತ್ತದೆ; ಏಕೆಂದರೆ ಪ್ರತಿ revolution ಗಲ್ಲೂ cyclic force ರಚನೆಯನ್ನು ಭಾರಿತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ:
- ಸಮಯಪೂರ್ವ ಬೇರಿಂಗ್ ವಿಫಲತೆ: bearings ಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ dynamic loads ನೋಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಬೇಗ ಜೀರ್ಣಿಸುತ್ತವೆ.
- ಪರಿಶ್ರಮ ಮತ್ತು ಬಿರುಕುಗಳು: ಪುನರಾವರ್ತಿತ ಒತ್ತಡದಿಂದ ಸಂಗ್ರಹವಾಗುತ್ತದೆ ದಣಿವು ಶಾಫ್ಟ್, foundation ಮತ್ತು ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ ಹಾನಿ.
- ಕಡಿಮೆಯಾದ ದಕ್ಷತೆ: ಉಪಯುಕ್ತ output ಆಗುವುದಕ್ಕೆ ಬದಲು ಶಕ್ತಿ vibration ಮತ್ತು ತಾಪವಾಗಿ ವ್ಯರ್ಥವಾಗುತ್ತದೆ.
- Safety risks: ತೀವ್ರ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ಗಂಭೀರ imbalance ವಿನಾಶಕಾರಿ ವೈಫಲ್ಯಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು.
6. ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿಯೇ Imbalance ಸರಿಪಡಿಸುವುದು
Imbalance ಅನ್ನು ಕ್ರಮಬದ್ಧ ಸಮತೋಲನ procedure ಮೂಲಕ ಸರಿಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ — ಇದು machinery reliability ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಅತ್ಯಂತ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಏಕ ಕ್ರಮಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು. ಗುರಿಯು zero imbalance ಅಲ್ಲ; ಬದಲಿಗೆ ಚಿಕ್ಕದಾದ, ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾದ ಉಳಿದ ಅಸಮತೋಲನ tolerance ಒಳಗಿರುವ ಮೌಲ್ಯ. ಅಂಗೀಕೃತ ಮಿತಿಗಳು G-ಗ್ರೇಡ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ ISO 21940-11 ಇಂದ ಬರುತ್ತವೆ (ಇದು ಹಳೆಯ ISO 1940-1 ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ); ಫಲಿತಾಂಶದ vibration ಅನ್ನು ನಂತರ ಇದರಲ್ಲಿನ severity limits ಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಲಾಗುತ್ತದೆ ISO 20816 (ISO 10816 ಗೆ ಆಧುನಿಕ ಉತ್ತರಾಧಿಕಾರಿ). ಉಚಿತ ಉಳಿದ ಅಸಮತೋಲನ ಕ್ಯಾಲ್ಕುಲೇಟರ್ (ISO 21940-11) ಆಯ್ಕೆಮಾಡಿದ grade ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆ ವೇಗವನ್ನು ಪ್ರತಿ plane ಗೆ ಅನುಮತಿಸಲ್ಪಟ್ಟ g·mm ಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ.
assembled machine ಮೇಲೆ ಕೆಲಸವನ್ನು ಸ್ಥಳದಲ್ಲೇ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ; ಸಮತೋಲನ ಯಂತ್ರ. ಪೋರ್ಟೆಬಲ್ ಎರಡು-ಚಾನೆಲ್ ವಿಶ್ಲೇಷಕ ಅಂತಹ ಬ್ಯಾಲೆನ್ಸೆಟ್-1ಎ 1× amplitude ಮತ್ತು phase ಅಳೆಯುತ್ತದೆ, rotor ನ ಪ್ರಭಾವ ಗುಣಾಂಕಗಳು ಒಂದರಿಂದ trial weight, ಮತ್ತು ಪ್ರತಿ ತಿದ್ದುಪಡಿ ತೂಕ ಗೆ single- ಅಥವಾ two-plane field balancing. ಇದು running speed ನಲ್ಲಿ machine ನ own bearings ಗಳಲ್ಲೇ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವುದರಿಂದ, imbalance ಅನ್ನು correct ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು residual ಆಯ್ದ ISO grade ಒಳಗೆ ಇದೆಯೇ ಎಂದು verify ಮಾಡುತ್ತದೆ.
