स्क्विज फिल्म डँपर्सचे समज घेणे
A squeeze film damper (SFD) हे एक निष्क्रिय damping उपकरण आहे जे फिरणाऱ्या यंत्रसामग्रीमध्ये कंपन ऊर्जा विसर्जित करण्यासाठी आणि नियंत्रित करण्यासाठी वापरले जाते vibration मोठेपणा — विशेषतः रेझोनान्स व्या वेळी महत्वपूर्ण गती. यात बेअरिंग हाउसिंगभोवती असलेल्या अरुंद वलयाकार क्लिअरन्समध्ये अडकलेल्या तेलाच्या पातळ फिल्मचा समावेश असतो. जेव्हा बेअरिंग आणि त्याला जोडलेला rotor कंपन करतात, तेव्हा हाउसिंग त्या क्लिअरन्समध्ये दोलन करते आणि तेलाची फिल्म दाबते; दाबल्या जाण्याला होणारा श्यान विरोध ऊर्जा विसर्जित करतो आणि लक्षणीय स्टिफनेस न जोडता रोटर प्रणाली डॅम्प करतो. स्क्वीझ फिल्म डॅम्पर विमान इंजिन, औद्योगिक गॅस टर्बाइन आणि इतर उच्च-गती यंत्रसामग्रीमध्ये जिथे कुठेही रेझोनन्स आटोक्यात आणण्यासाठी आणि टाळण्यासाठी अतिरिक्त डॅम्पिंगची आवश्यकता असते तिथे आढळतात रोटर अस्थिरता.
१. भौतिक कार्य तत्त्व
स्क्विजिंग क्रिया
साध्या रोटरपेक्षा भिन्न, journal bearing, ज्याची तेल फिल्म स्थिर रेडियल भार वाहते, त्याच्या उलट स्क्वीझ फिल्म डॅम्पर कोणताही स्थिर भार न वाहणाऱ्या फिल्मच्या चक्रीय दाबण्याद्वारे कार्य करतो:
- रोटर कंपन: असंतुलित किंवा अन्यथा उत्तेजित रोटर बेअरिंगवर दोलायमान बले लावतो.
- हाउजिंग गती: बेअरिंग हाउसिंग डॅम्पर क्लिअरन्समध्ये रेडियली परिभ्रमण किंवा दोलन करते.
- तेलाच्या फिल्मचे स्क्विजिंग: हाउसिंग आत सरकत असताना फिल्म दाबली जाते; ते बाहेर सरकत असताना फिल्म विस्तारते.
- व्हिस्कस प्रतिरोध: तेल अंतरातून दाबून बाहेर पडण्यास विरोध करते, ज्यामुळे वेगाच्या प्रमाणात डॅम्पिंग बल निर्माण होते.
- ऊर्जा विसर्जन: कंपन ऊर्जा तेलात उष्णतेमध्ये रूपांतरित होते आणि पुरवठा प्रवाहाद्वारे वाहून नेली जाते.
विरोधी बल विस्थापनाच्या ऐवजी वेगाच्या प्रमाणात असल्यामुळे, डॅम्पर गती ला स्प्रिंगसारखे न वागता विरोध करतो — हेच वैशिष्ट्य डॅम्पिंगला स्टिफनेसपासून वेगळे करते.
जर्नल बेअरिंगपेक्षा ते कसे वेगळे आहे
- जर्नल बेअरिंग: हायड्रोडायनामिक फिल्म दाबाद्वारे स्थिर आणि गतिशील भार वाहते, स्टिफनेस आणि डॅम्पिंग दोन्हीचे योगदान देते.
- स्क्विज फिल्म डॅम्पर: किमान स्टिफनेससह डॅम्पिंग प्रदान करते आणि स्थिर भार वाहत नाही.
- संयोजन: रोलिंग-एलिमेंट बेअरिंग (भार वाहण्यासाठी) अधिक एक SFD (डॅम्पिंग प्रदान करण्यासाठी) अनेक उच्च-गती डिझाइनसाठी आदर्श जोडी तयार करते, कारण रोलिंग बेअरिंग स्वतःचे जवळजवळ कोणतेही डॅम्पिंग पुरवत नाहीत.
२. रचना आणि डिझाइन
मूलभूत घटक
- अंतर्गत दौड (बेअरिंग हाउजिंग): रोलिंग-एलिमेंट बेअरिंग हाउसिंगची बाह्य पृष्ठभाग, रेडियली हलण्यास मुक्त.
- बाह्य दौड (डॅम्पर हाउजिंग): अचूक दंडगोलाकार बोअरसह एक स्थिर हाउसिंग.
- वलयाकार क्लिअरन्स: आतील आणि बाह्य रेसमधील रेडियल अंतर, सामान्यतः ०.१–०.५ mm.
- Oil supply: क्लिअरन्स जागेत पुरवलेले दाबयुक्त तेल.
- End seals: O-रिंग किंवा तत्सम सील जे तेल अक्षीयरीत्या नियंत्रित करतात.
- केंद्रीकरण घटक: स्प्रिंग्स किंवा रिटेनिंग वैशिष्ट्ये जी अति हालचाल रोखतात आणि जर्नल विश्रांतीच्या स्थितीत समकेंद्री ठेवतात.
डिজाइन पॅरामीटर्स
- रेडियल क्लिअरन्स (c): डॅम्पिंग गुणांक निश्चित करतो — लहान गॅप अधिक डॅम्पिंग देतो.
- लांबी (L): डॅम्परची अक्षीय लांबी — जास्त लांबी अधिक डॅम्पिंग देते.
- व्यास (D): मोठा व्यास अधिक डॅम्पिंग देते.
- तेल स्निग्धता (µ): उच्च स्निग्धता अधिक डॅम्पिंग देते.
- End-seal type: अक्षीय तेल गळतीचे नियंत्रण करतो आणि त्यामुळे प्रभावी डॅम्पिंगचे नियंत्रण करतो.
3. डॅम्पिंग गुणांक
स्क्वीझ फिल्म डॅम्पर निर्माण करणारी डॅम्पिंग बल, प्रथम अंदाजानुसार, अशी असते:
Fdamping = C × वेग, जिथे डॅम्पिंग गुणांक C ∝ (µ · D · L³) / c³.
क्लिअरन्सवरील घन अवलंबित्व हे मुख्य तथ्य आहे: गुणांक 1/c³ नुसार बदलतो, म्हणून क्लिअरन्स निम्मे केल्याने डॅम्पिंग अंदाजे आठपटीने वाढते. ती अत्यंत संवेदनशीलता दुधारी तलवार आहे — ती डिझायनरला प्रभावी लीव्हरेज देते, पण याचा अर्थ असाही आहे की उत्पादन सहनशीलता, औष्णिक वाढ आणि बोरवरील झीज या सर्वांचा वास्तविक कार्यक्षमतेवर अवाजवी परिणाम होतो. म्हणून इष्टतम फिल्म जाडी निवडणे हा केंद्रीय डिझाइन निर्णय आहे, आणि तो रोटरच्या अंदाजित यासह हातात हात घालून घेतला जातो मोड आकार.
केंद्रन स्प्रिंग्ज
- उद्देश: हालचाल मोठी असताना डॅम्परला धातू-ते-धातू संपर्कात “बॉटमिंग आउट” होण्यापासून रोखण्यासाठी.
- कठोरता निवड: डॅम्परला हालचाल करून त्याचे काम करू देण्याइतके मऊ, तरीही गुरुत्वाकर्षण आणि स्थिर पार्श्व भारांखाली जर्नल केंद्रित ठेवण्याइतके कठोर.
- Common types: स्क्विरल-केज स्प्रिंग (परिघीय बीम घटकांची एक रिंग), कॉइल स्प्रिंग्स, आणि इलास्टोमेरिक घटक.
तेल पुरवठा आणि निकास
- क्लिअरन्स भरलेले ठेवण्यासाठी, सामान्यतः 1–5 bar, असा दाबयुक्त पुरवठा.
- फिल्म निर्माण करणारी उष्णता वाहून नेण्यासाठी पुरेसा प्रवाह.
- तेलाचा पूर आणि अति-दाब रोखण्यासाठी योग्य निचरा.
- हवा सोडून देण्यासाठी वेंटिंग कॅव्हिटेशन चक्रव्यूहामध्ये.
4. स्क्वीझ फिल्म डॅम्परचे फायदे
- कठोरपणा न जोडता डॅम्पिंग जोडा: रोटरच्या क्रिटिकल स्पीड्समध्ये लक्षणीय बदल न करता ऊर्जा अपव्यय वाढवतो.
- गंभीर-गती कंपन कमी करा: holds resonance अॅम्प्लिट्यूड्स सुरक्षित पातळीपर्यंत खाली आणतो.
- अस्थिरता रोखा: helps suppress ऑइल व्हर्ल, शाफ्ट व्हिप आणि इतर स्व-उत्तेजित कंपने.
- संचारित शक्ती अलग करा: पाया आणि सभोवतालच्या संरचनेत जाणारे कंपन कमी करतो.
- क्षणिक अवस्था सहन करा: स्टार्टअप, शटडाउन आणि भार बदलांदरम्यान कंपन नियंत्रित करतो.
- रेट्रोफिट क्षमता: मोठ्या पुनर्रचनेशिवाय विद्यमान यंत्रांमध्ये जोडता येतो.
- निष्क्रिय ऑपरेशन: कोणत्याही नियंत्रण प्रणाली किंवा बाह्य शक्तीची आवश्यकता नाही — केवळ एक तेल पुरवठा.
५. अनुप्रयोग
विमान गॅस टर्बाइन
- आधुनिक एरो-इंजिनांमध्ये जवळजवळ सार्वत्रिक.
- स्पिन-अप दरम्यान क्रिटिकल-स्पीड पॅसेजेसमधील कंपन नियंत्रित करण्यासाठी आवश्यक.
- अत्यंत उच्च-गती अनुप्रयोगांमध्ये रोलिंग-एलिमेंट बेअरिंग्स व्यवहार्य बनवतात.
- संक्षिप्त, हलक्या वजनाचे डिझाइन — एरोस्पेससाठी निर्णायक फायदा.
औद्योगिक गॅस टर्बाइन
- रोलिंग-एलिमेंट किंवा टिल्टिंग-पॅड बेअरिंग्जसोबत वापरले जाते.
- वारंवार स्टार्टअप आणि शटडाउनमधून कंपन नियंत्रित करा.
- आधार संरचनेत प्रसारित होणारे कंपन कमी करा.
उच्च-गती कम्प्रेसर
- बेअरिंग्स एकट्याने जे पुरवतात त्यापलीकडे डॅम्पिंग जोडा.
- हलक्या भारित परिस्थितीत अस्थिरतेचा प्रतिकार करा.
- वापरण्यायोग्य कार्यक्षेत्र विस्तृत करा.
रेट्रोफिट अनुप्रयोग
- अति क्रिटिकल-स्पीड कंपनाने ग्रस्त असलेल्या विद्यमान यंत्रसामग्रीवर बसवले जाते.
- बॅलन्सिंग आणि अलाइनमेंट एकट्याने कंपन पुरेसे खाली आणू शकत नाहीत तेव्हा एक उपाय.
- महागड्या रोटर किंवा बेअरिंग पुनर्रचनेला एक पर्याय.
6. आव्हाने आणि मर्यादा
डिजाइन आव्हाने
- कॅव्हिटेशन: फिल्म कॅव्हिटेट होऊ शकते — वाफेचे बुडबुडे तयार करू शकते — ज्यामुळे प्रभावी डॅम्पिंग कमी होते.
- Air ingestion: अंतर्भूत हवा फिल्म मऊ करते आणि डॅम्पिंग कमी करते.
- वारंवारता अवलंबित्व: डॅम्पिंग परिणामकारकता कंपन वारंवारतेनुसार बदलते.
- अरेखीय वर्तन: कार्यक्षमता ॲम्प्लिट्यूडनुसार बदलते, आणि क्लिअरन्स मर्यादेजवळ पोहोचणाऱ्या मोठ्या ऑर्बिट्स अतिशय नॉन-लिनिअर पद्धतीने वर्तन करतात.
ऑपरेशनल आव्हान
- तापमान संवेदनशीलता: तेल चिकटपणा (viscosity) तापमान वाढल्यावर घटते, थेट ओस्मन्यन कमी करते.
- स्वच्छता: दूषण पुरवठा अवरुद्ध करू शकते किंवा अचूक पृष्ठभागांना ओरखडे पाडू शकते.
- तेल-पुरवठा अवलंबन: तेलाच्या दाबाचा ऱ्हास झाल्यास डॅम्पिंग पूर्णपणे नष्ट होते.
- Seal wear: शेवटच्या सील कालांतराने खराब होतात, हळूहळू प्रभावीता कमी करतात.
रखरखाव आवश्यकता
- तेल पुरवठ्याचा दाब आणि तापमान यांचे निरीक्षण करा.
- शेवटच्या सील नियमितपणे तपासा.
- दुरुस्तीच्या वेळी क्लिअरन्स सत्यापित करा.
- सेंटरिंग स्प्रिंग्जची स्थिती तपासा.
- तेलाचे मार्ग आणि फिल्टर स्वच्छ करा.
7. प्रगत डिজाईन
पिस्टन-रिंग ओस्मन्यन
- O-रिंग सील्सऐवजी पिस्टन रिंग्ज वापरा.
- अधिक चांगल्या दाब वितरणासाठी नियंत्रित तेल गळतीस परवानगी द्या.
- कॅव्हिटेशनची प्रवृत्ती कमी करा.
खुल्या टोकाचे ओस्मन्यन
- शेवटी सील नाहीत — तेल अक्षीय दिशेने मुक्तपणे वाहते.
- सील-झीज समस्या नसलेली सोपी रचना.
- उच्च तेल प्रवाह दर आवश्यक असतात.
- अधिक सुसंगत, अनुमेय ओलसरण प्रदान करतात.
अविभाज्य ओलसरक
- डॅम्पिंग फिल्म थेट बेअरिंगचा मागील भाग आणि त्याचे हाउसिंग यांच्या दरम्यान तयार होते.
- वेगळ्या डॅम्पर घटकाची आवश्यकता नाही.
- कॉम्पॅक्ट, परंतु ती जे डॅम्पिंग देऊ शकते त्यात मर्यादित.
8. परिणामकारकता आणि कार्यक्षमता
कंपन कमी करणे
- क्रिटिकल-स्पीड कंपन 50–80% पर्यंत कमी करू शकते.
- अनुनादाचे नियंत्रण करण्यामध्ये विशेषत: प्रभावी.
- क्रिटिकल-स्पीड पीक रुंद करते, ज्यामुळे ते कमी तीक्ष्ण होते.
- क्रिटिकल स्पीड्समधून अधिक सुरक्षित, शांत मार्गक्रमणास परवानगी देते — हे एका वर सपाट पीक म्हणून दिसते बोड प्लॉट during run-up.
स्थिरता संवर्धन
- याकरिता प्रारंभ (थ्रेशोल्ड) वेग वाढवते अस्थिरता.
- रोखू शकते ऑइल व्हर्ल रोलिंग-एलिमेंट बेअरिंग्जसोबत जोडल्यास.
- अस्थिर करणाऱ्या क्रॉस-कपल्ड बलांना प्रतिकार करणारे पॉझिटिव्ह डॅम्पिंग जोडते.
9. रचना, विश्लेषण आणि क्षेत्रीय पडताळणी
स्क्वीझ फिल्म डॅम्परची योग्य रचना करण्यासाठी संपूर्ण याचा एकत्रित अभ्यास आवश्यक असतो रोटर-बेअरिंग प्रणाली:
- रोटर-गतिशील विश्लेषण: प्रतिसाद आणि स्थिरता वर्तवण्यासाठी रोटर, बेअरिंग्ज आणि डॅम्पर एकत्रितपणे मॉडेल करणे.
- द्रव-फिल्म विश्लेषण: फिल्ममधील दाब वितरणासाठी रेनॉल्ड्स-समीकरण उपाय.
- अरेखीय विश्लेषण: कॅव्हिटेशन आणि ॲम्प्लिट्यूड-अवलंबित वर्तन यांचा हिशेब ठेवणे.
- तापमान विश्लेषण: तेलाच्या तापमानातील वाढ आणि उष्णता विसर्जन.
- विशेषज्ञ सॉफ्टवेअर: DyRoBeS आणि XLTRC यांसारख्या रोटरडायनॅमिक्स पॅकेजेसमध्ये SFD मॉडेल्स समाविष्ट असतात.
रचना कितीही चांगली असली, तरी तिचे खरे काम म्हणजे मोजलेले कंपन स्वीकार्य मर्यादेत ठेवणे, आणि हे कागदावर नव्हे तर चालू मशीनवर पुष्टी केले जाते. यासारखे पोर्टेबल दोन-चॅनेल ॲनालायझर Balanset-1A त्या तपासणीसाठी व्यावहारिक साधन आहे: यासह accelerometers बेअरिंग हाउसिंग्जवर ते ॲम्प्लिट्यूड आणि टिपते phase through a चालू-अप किंवा तटस्थ होण-अप, ज्यामुळे डॅम्प केलेले क्रिटिकल-स्पीड पीक प्रत्यक्षात किती रुंद आणि किती कमी आहे हे अभियंता पाहू शकतो आणि रोटर रेझोनन्समधून सुरक्षितपणे जातो याची पुष्टी करू शकतो. जर अवशिष्ट unbalance रेझोनन्सला चालना देत असेल, तर तेच उपकरण करू शकते field-balance रोटर — कारण सर्वोत्तम डॅम्परदेखील अधिक चांगली कामगिरी करतो जेव्हा त्याला शोषावे लागणारे बल आधी कमीत कमी केले जाते.
10. केव्हा वापरावे — आणि केव्हा वापरू नये
सुप्रस्थापित अनुप्रयोग
- उच्च-गती यंत्रसामग्री: गंभीर गती जवळ किंवा त्यापेक्षा वर कार्य करताना।
- रोलिंग-एलिमेंट बेअरिंग सिस्टम: जिथे बेअरिंग्ज स्वतः फारच कमी डॅम्पिंग देतात.
- लवचिक रोटर्स: पहिल्या क्रिटिकल स्पीडच्या वर चालणारे.
- स्थिरता समस्या: जिथे रोटर अस्थिरता हा खराखुरा धोका असतो.
- क्षणिक नियंत्रण: स्टार्टअप आणि शटडाउन कंपन कमी करणे.
अनुशंसित नाही जेव्हा
- ऑपरेशन कमी-गतीचे आहे आणि डॅम्पिंग गंभीर नाही.
- स्पेस मर्यादा स्थापनेस प्रतिबंध करतात।
- विश्वासार्ह तेल-पुरवठा प्रणाली उपलब्ध नाही.
- देखभाल संसाधने मर्यादित आहेत — डॅम्पर्समुळे देखभाल करावी लागणारी एक तेल प्रणाली जोडली जाते.
- सोपल्या उपायांसारखे, अचूक balancing or संरेखन, आधीच ते काम करतात.
स्क्वीझ फिल्म डॅम्पर हे उच्च-गती फिरणाऱ्या यंत्रसामग्रीमधील कंपन नियंत्रणाचे एक सुबक उत्तर आहे. जवळजवळ कोणतीही अतिरिक्त कठोरता न जोडता भरीव डॅम्पिंग पुरवून, ते क्रिटिकल स्पीडमधून सुरक्षित ऑपरेशन शक्य करते, विनाशकारी अस्थिरता दाबते आणि ऑपरेटिंग रेंज विस्तृत करते — आणि हे सर्व एका सुटसुटीत, पॅसिव्ह पॅकेजमध्ये, ज्याला स्वच्छ, स्थिर तेल पुरवठ्याशिवाय फारसे काही लागत नाही.
