ఆయిల్ వర్ల్‌ను అర్థం చేసుకోవడం
ఆయిల్ వ్హిర్ల్ ఇది fluid-film (జర్నల్) bearings — పెద్ద turbines, compressors మరియు pumps వంటి వాటితో అమర్చిన యంత్రాలలో సంభవించే స్వయం-ప్రేరిత, అస్థిర vibration యొక్క ఒక రకం. ఇది fluid-induced యొక్క ఒక రూపం అస్థిరత దీనిలో shaft ను మోస్తున్న oil film, shaft ను bearing clearance చుట్టూ ముందుకు సాగే వృత్తాకార గతిలో నెట్టడం ప్రారంభిస్తుంది. ఈ whirling యంత్రం యొక్క నడుపు వేగం (1×) కంటే తక్కువ frequencyలో సంభవించడం వల్ల, ఇది ఒక ఉప-సింక్రోనస్ vibration — మరియు స్వయం-ప్రేరితమై ఉండటం వల్ల, దీన్ని కొనసాగించడానికి బాహ్య forcing function అవసరం లేదు.
1. నిర్వచనం: Oil Whirl అంటే ఏమిటి?
భిన్నంగా అసమతుల్యత, ఇది synchronous (1×) బలవంతపు కంపనం, oil whirl అనేది ఒక స్వయం-ప్రేరిత కంపనం: దీన్ని నడిపించే శక్తి shaft యొక్క స్థిరమైన భ్రమణం నుండే వస్తుంది, bearing oil film ద్వారా ప్రవేశిస్తుంది. ఆ వ్యత్యాసం నిర్ధారణపరంగా ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే స్వయం-ప్రేరిత అస్థిరతలు అకస్మాత్తుగా కనిపించవచ్చు, వేగంగా పెరగవచ్చు మరియు 1× unbalance మాదిరిగా “balanced out” చేయడం సాధ్యం కాదు.
2. Oil Whirl యొక్క లక్షణాలు
Oil whirl కి vibration డేటాలో అనేక విభిన్నమైన, గుర్తించదగిన signatures ఉన్నాయి:
- ఫ్రీక్వెన్సీ: అత్యంత ప్రముఖ లక్షణం నడుపు వేగానికి సగం కంటే కొంచెం తక్కువ frequencyలో పెద్ద-amplitude peak — సాధారణంగా 0.4× మరియు 0.48× మధ్య (shaft వేగంలో 40% నుండి 48%). 3000 rpm (50 Hz) వేగంతో నడుస్తున్న యంత్రంలో, oil whirl సుమారు 1200–1440 rpm (20–24 Hz) వద్ద కనిపిస్తుంది.
- దిశ: vibration ప్రధానంగా radial (అడ్డంగా మరియు నిలువుగా) మరియు తరచుగా బలంగా దిశాత్మకంగా ఉంటుంది.
- ఆర్బిట్ ప్లాట్: X–Y నుండి orbit plot లో చూసినప్పుడు ప్రాక్సిమిటీ ప్రోబ్‌లు, ఆయిల్ వర్ల్ అనేది ఒక పెద్ద, ముందుకు-అగ్రాహిత, తరచుగా వికృతమైన (వృత్తాకారం కాని) కక్ష్యగా కనిపిస్తుంది, దానిలో ఒకే ఒక స్పష్టంగా నిర్వచించబడిన అంతర్గత లూప్ ఉంటుంది.
- ప్రవర్తన: oil whirl స్థిర frequencyకి అనుబంధించబడి ఉండదు. యంత్రం వేగం పెరిగే కొద్దీ, whirl frequency దాన్ని అనుసరిస్తుంది, ఎప్పుడూ కొత్త నడుపు వేగానికి ~0.4×–0.48× అనుపాతాన్ని కాపాడుతూ ఉంటుంది. ఈ వేగ-అనుసరణ ప్రవర్తన నిర్మాణ రెసొనెన్స్నుండి వేరుచేసే ముఖ్య కారకం, ఇది shaft వేగంతో సంబంధం లేకుండా స్థిర frequencyలో ఉంటుంది.
ఈ లక్షణాలను స్పష్టంగా గ్రహించడానికి phase-సూచిత, బహుళ-channel కొలత అవసరం. ఒక కాస్కేడ్ (వాటర్‌ఫాల్) ప్లాట్ సమయంలో తీసుకోబడిన రన్-అప్ లేదా కోస్ట్‌డౌన్ ముఖ్యంగా ఆకట్టుకుంటుంది, ఎందుకంటే sub-synchronous peak స్థిరంగా ఉండకుండా నడుపు వేగంతో కలిసి కదులుతున్నట్లు కనిపిస్తుంది.
3. విధానం: Oil Whirl ఎలా సంభవిస్తుంది?
Oil whirl అనేది journal bearing లో shaft ను మోస్తున్న hydrodynamic oil wedge యొక్క గతిశాస్త్రం నుండి ఉద్భవిస్తుంది. సాధారణ పనిలో, తిరిగే shaft చమురును wedge-ఆకార ఖాళీలోకి లాగుతుంది, shaft ను పైకి లేపి మోసే pressure field ను నిర్మిస్తుంది. Shaft bearing మధ్యలో ఉండదు, కానీ లోడ్ లైన్‌కు ఒక వైఖరి కోణంలో కొంచెం offset అయి ఉంటుంది.
ఆ wedge లోని చమురు స్వయంగా shaft యొక్క తల వేగానికి సుమారు సగం వేగంతో bearing చుట్టూ చక్కరు కొడుతోంది — ఇందువల్లనే ఫలితంగా వచ్చే అస్థిరత 0.5× కంటే కొంచెం తక్కువగా కనిపిస్తుంది. Bearing తేలికగా లోడ్ చేయబడినట్లయితే లేదా అధికమైన క్లియరెన్స్, స్థిరీకరణ శక్తులు బలహీనపడతాయి. చిన్న అవాంతరం వల్ల షాఫ్ట్ చలనశీల నూనె పొర చేత “పట్టుకోబడవచ్చు”, అది బేరింగ్ చుట్టూ వృత్తాకార మార్గంలో నడపడం ప్రారంభిస్తుంది. ఫలితంగా స్వయంగా కొనసాగే కంపనం ఏర్పడుతుంది, అది చాలా ఎక్కువ amplitude కు పెరగవచ్చు, తరచుగా బేరింగ్ క్లియరెన్స్ మాత్రమే పరిమితి — ఆ సమయంలో షాఫ్ట్ బేరింగ్ ఉపరితలాన్ని స్పర్శించడం ప్రారంభిస్తుంది.
4. ఆయిల్ విప్: మరింత తీవ్రమైన రూపం
యంత్రం వేగం పెరిగి ఆయిల్-వర్ల్ frequency (~0.4×–0.48×) రోటర్ యొక్క ఒక సహజ పౌనఃపున్యాలు — ఒక క్రిటికల్ స్పీడ్ — పరిస్థితి నాటకీయంగా తీవ్రమవుతుంది. దీన్ని అంటారు ఆయిల్ విప్, విశాలమైన విర్ల్-అండ్-విప్ అస్థిరతల సమూహం.
- లాక్ అయిన పౌనఃపున్యం: కంపనం రోటర్ యొక్క సహజ frequencyకు “లాక్ అవుతుంది” మరియు యంత్రం వేగం మరింత పెరిగినప్పటికీ పెరగదు.
- అధిక కంపన పరిమాణం: అనునాద స్థితి amplitude ని అత్యంత ఎక్కువగా నడిపిస్తుంది.
- ప్రమాదం: ఆయిల్ విప్ అనేది చాలా ప్రమాదకరమైన, అస్థిర స్థితి, ఇది బేరింగ్ వైప్ మరియు తీవ్రమైన రోటర్ రబ్.
5. సాధారణ కారణాలు మరియు పరిష్కారాలు
- కారణాలు: తేలికగా లోడ్ అయిన బేరింగులు, అధిక బేరింగ్ క్లియరెన్స్, చాలా తక్కువ నూనె viscosity, అధిక నూనె సరఫరా ఒత్తిడి, లేదా రోటర్ క్రిటికల్ స్పీడ్ సుమారుగా రన్నింగ్ స్పీడ్ రెట్టింపు వద్ద ఉంచే యంత్ర డిజైన్ (తద్వారా వర్ల్ frequency చేరుకున్నప్పుడే రోటర్ దాని క్రిటికల్ స్పీడ్ కు చేరుకుంటుంది).
- పరిష్కారాలు: పరిష్కారాలు అస్థిర నూనె పొరను భంగపరచడానికి లక్ష్యంగా పెట్టుకుంటాయి. బేరింగ్ లోడ్ పెంచడం, నూనె viscosity సరిచేయడం, మరియు యాంటీ-వర్ల్ జ్యామితితో బేరింగ్ రీడిజైన్ చేయడం — లెమన్-బోర్ (ఎలిప్టికల్), ప్రెషర్-డామ్, లేదా మల్టీ-లోబ్ మరియు టిల్టింగ్-పాడ్ సిమెట్రిక్ పొర సర్క్యులేషన్ ను విచ్ఛిన్నం చేసే డిజైన్లు. ఒక స్క్వీజ్-ఫిల్మ్ డంపర్ కొన్ని యంత్రాలలో స్థిరీకరణ డాంపింగ్ జోడించవచ్చు.
క్షేత్రంలో రోగనిర్ధారణ ధృవీకరించడం అంటే సబ్-సింక్రోనస్ పీక్ మరియు దాని phase ని కొలవడం, మరియు సింక్రోనస్ కారణాలను — అన్‌బ్యాలెన్స్ మరియు అసమరేఖనం — మొదట తోసిపుచ్చడం. వంటి పోర్టబుల్ రెండు-చానెల్ విశ్లేషకుడు Balanset-1A వ్యాప్తి మరియు దశ అంతటా కంపన స్పెక్ట్రమ్ మరియు 1× కాంపోనెంట్ ఆమోదయోగ్యంగా ఉందా అని ధృవీకరిస్తుంది; residual 1× శుద్ధంగా ఉన్నా బలమైన ~0.45× పీక్ కొనసాగుతూ వేగాన్ని అనుసరిస్తే, సమస్య ఫ్లూయిడ్-ఫిల్మ్ అస్థిరత అయిన ఆయిల్ వర్ల్ అవుతుంది, బ్యాలెన్సింగ్ లోపం కాదు — మరియు పరిష్కారం బేరింగ్ లో ఉంటుంది, correction weights లో కాదు. లక్షణ అస్థిరత frequenciesని ఒక జర్నల్ బేరింగ్ (ఆయిల్ వర్ల్ & ఆయిల్ విప్) Frequency కాల్క్యులేటర్.
