روٹر توازن: جامد اور متحرک عدم توازن، گونج، اور عملی طریقہ کار
یہ رہنما وضاحت کرتا ہے روٹر بیلنسنگ کے لیے سخت روٹرز: کیا “عدم توازن” کا مطلب، جامد اور متحرک عدم توازن کیسے مختلف ہیں، ریزوننس اور نان لینیئریٹی کیوں معیاری نتیجہ روک سکتے ہیں، اور بیلنسنگ عام طور پر ایک یا دو تصحیحی سطحوں میں کیسے کی جاتی ہے۔
مشمولات
- روٹر کیا ہے اور توازن کیا درست کرتا ہے؟
- روٹرز کی اقسام اور عدم توازن (ڈِس بیلنس) کی اقسام
- میکانزم کی کمپن: کیا توازن ختم کر سکتا ہے اور کیا نہیں ہٹا سکتا
- گونج: ایک ایسا عنصر جو توازن کو روکتا ہے۔
- لکیری بمقابلہ نان لائنر ماڈل: جب حساب کام کرنا چھوڑ دیتا ہے۔
- متوازن کرنے والے آلات اور متوازن کرنے والی مشینیں
- سخت روٹرز کو متوازن کرنا (عملی نوٹ)
- متحرک توازن کیسے انجام دیا جاتا ہے (تھری رن طریقہ)
- بیلنسنگ کوالٹی کے جائزے کے معیارات
- معیارات اور حوالہ جات
- FAQ
روٹر کیا ہے اور توازن کیا درست کرتا ہے؟
روٹر ایک جسم ہے جو کسی محور کے گرد گھومتا ہے اور اسے اس کی بیئرنگ سطحیں سپورٹس میں برقرار رکھتی ہیں۔ روٹر کی بیئرنگ سطحیں رولنگ یا سلائیڈنگ بیئرنگز کے ذریعے بوجھ کو سپورٹس تک منتقل کرتی ہیں۔ بیئرنگ سطحیں ٹرنِیونز کی سطحیں یا ان کی جگہ لینے والی سطحیں ہوتی ہیں۔
ایک بالکل متوازن روٹر میں اس کی کمیت گردش کے محور کے گرد متناسب طور پر تقسیم ہوتی ہے، یعنی روٹر کے کسی بھی عنصر کا ایک دوسرا عنصر گردش کے محور کے گرد متناسب مقام پر موجود ہوتا ہے۔ متوازن روٹر میں کسی بھی عنصر پر عمل کرنے والی مرکز گریز قوت متناسب عنصر پر عمل کرنے والی مرکز گریز قوت سے متوازن ہو جاتی ہے۔ مثال کے طور پر، مرکز گریز قوتیں F1 اور F2، جو مقدار میں برابر اور سمت میں مخالف ہیں، عناصر 1 اور 2 پر عمل کرتی ہیں (جو Fig. 1 میں سبز رنگ سے نشان زد ہیں)۔ یہ بات تمام متناسب روٹر عناصر کے لیے درست ہے، اس لیے روٹر پر عمل کرنے والی کل مرکز گریز قوت 0 ہوتی ہے اور روٹر متوازن ہوتا ہے۔
لیکن اگر روٹر کی ہم آہنگی ٹوٹ جائے (غیر متناسب عنصر کو شکل 1 میں سرخ رنگ سے نشان زد کیا گیا ہے)، تو روٹر پر غیر متوازن سنٹری فیوگل قوت F3 اثر کرتی ہے۔ گردش کے دوران یہ قوت روٹر کے گھومنے کے ساتھ سمت بدلتی رہتی ہے۔ اس قوت سے پیدا ہونے والا حرکی بوجھ بیرنگز تک منتقل ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں گھساوٹ اور ٹوٹ پھوٹ میں تیزی آتی ہے۔
اس کے علاوہ، اس متغیر سمت والی قوت کے زیرِ اثر تکیہ گاہوں اور بنیاد کی سائیکلک تحریف ہوتی ہے، جس پر روٹر نصب ہے، یعنی کمپن پیدا ہوتی ہے۔ روٹر کے عدم توازن اور اس کے ساتھ آنے والی کمپن کو ختم کرنے کے لیے، روٹر میں تناظر بحال کرنے کے لیے بیلنسنگ کمیتیں نصب کی جانی چاہئیں۔
روٹر بیلنسنگ بیلنسنگ کمیتیں شامل کر کے عدم توازن کو درست کرنے کا عمل ہے۔ دوسرے الفاظ میں، بیلنسنگ کا مقصد روٹر کے بنیادی مرکزی محورِ اینرشیا کو اس کے محورِ گردش کے جتنا ممکن ہو قریب لانا ہے، تاکہ بقایا عدم توازن مخصوص حدود کے اندر آ جائے۔
توازن کا کام ایک یا ایک سے زیادہ توازنی اوزان کے سائز اور مقام (زاویہ) کا تعین کرنا ہے۔
روٹرز کی اقسام اور عدم توازن (ڈِس بیلنس) کی اقسام
روٹر کے مواد کی طاقت اور اس پر کام کرنے والی سینٹری فیوگل قوتوں کی شدت کو مدنظر رکھتے ہوئے، روٹرز کو دو قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے - سخت روٹرز اور لچکدار روٹرز۔
سخت روٹرز کام کرنے کے طریقوں میں مرکز فرار قوت کے اثر سے معمولی طور پر مسخ ہوتے ہیں اور اس مسخ کے اثر کو حسابات میں نظر انداز کیا جا سکتا ہے۔
لچکدار روٹرز کی تغیرِ شکل کو مزید نظر انداز نہیں کیا جا سکتا۔ لچکدار روٹرز کی تغیرِ شکل بیلنسنگ کے مسئلے کے حل کو پیچیدہ بنا دیتی ہے اور سخت روٹرز کے بیلنسنگ کے مسئلے کے مقابلے میں دیگر ریاضیاتی ماڈلز کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے۔ واضح رہے کہ ایک ہی روٹر کم رفتار پر سخت اور زیادہ رفتار پر لچکدار کی طرح برتاؤ کر سکتا ہے۔ عملی معیار روٹر کی پہلی اہم (خمیدہ) رفتار کے مقابلے میں سروس رفتار ہے: روٹر کو اُس وقت سخت سمجھا جاتا ہے — ISO 21940-11 «سخت رویے» والے روٹر کی بات کرتا ہے — جب وہ اس رفتار سے کافی نیچے، عملی طور پر پہلی اہم رفتار کے تقریباً 50 سے 70 فیصد سے نیچے چلتا ہے۔ اس سے اوپر، روٹر ایک ایسی موڈ شکل میں خم کھاتا ہے جو رفتار کے ساتھ بدلتی ہے: یہ لچکدار ہوتا ہے اور اسے موڈل یا ملٹی-پلین طریقوں (ISO 21940-12) سے بیلنس کرنا ضروری ہے۔ آگے، ہم صرف سخت روٹرز کی بیلنسنگ پر غور کریں گے۔
روٹر کے ساتھ ساتھ غیر متوازن مادّے کیسے تقسیم ہیں اس پر منحصر، ISO 21940-2 عدم توازن کی کئی حالتوں میں فرق کرتا ہے:
- جامد عدم توازن — پرنسپل جڑتا محور شافٹ کے محور کے متوازی منتقل ہو جاتا ہے؛ اسے گردش کے بغیر بھی معلوم کیا جا سکتا ہے، کیونکہ روٹر کشش ثقل کے تحت اس وقت تک گھومتا ہے جب تک اس کا بھاری نقطہ نیچے نہ آ جائے۔ ایک ہی سطح میں ایک تصحیحی ماس اسے ختم کر دیتا ہے؛
- جوڑا (مومنٹ) عدم توازن — پرنسپل جڑتا محور مرکز جرم پر شافٹ کے محور کو کاٹتا ہے؛ دونوں برابر عدم توازن مختلف سطحوں میں اور 180° کے فرق پر واقع ہوتے ہیں۔ یہ صرف گردش کے دوران ظاہر ہوتا ہے اور دو سطحوں میں دو تصحیحی ماس کا تقاضا کرتا ہے؛
- متحرک عدم توازن — عمومی، حقیقی دنیا کا معاملہ: جامد اور جوڑے کے عدم توازن کا امتزاج۔ پرنسپل جڑتا محور نہ تو شافٹ کے محور کے متوازی ہوتا ہے اور نہ ہی اسے کاٹتا ہے۔ سخت روٹر کے لیے دو تصحیحی سطحیں ضروری اور کافی ہیں۔
پرانی اصطلاح “لمحاتی عدم توازن” جوڑے کے عدم توازن کا مترادف ہے؛ اسے متحرک عدم توازن کے ساتھ خلط ملط نہیں کرنا چاہیے، جو کہ جامد اور جوڑے کے اجزاء کا مجموعہ ہے۔ جامد عدم توازن والے روٹر کی ایک مثال Fig. 2 میں دکھائی گئی ہے۔
کپل عدم توازن صرف اس وقت ظاہر ہوتا ہے جب روٹر گھوم رہا ہو۔
کپل عدم توازن والے روٹر کی ایک مثال Fig. 3 میں دکھائی گئی ہے۔
اس صورت میں، غیر متوازن برابر مادّے M1 اور M2 مختلف طیاروں میں ہیں - روٹر کی لمبائی کے ساتھ مختلف مقامات پر۔ جامد حالت میں، یعنی جب روٹر نہیں گھومتا، صرف کشش ثقل روٹر پر اثر انداز ہوتی ہے اور مادّے ایک دوسرے کو متوازن کرتے ہیں۔ حرکیات میں، جب روٹر گھومتا ہے، مرکز فرار قوتیں Fc1 اور Fc2 مادّے M1 اور M2 پر اثر انداز ہونا شروع کرتی ہیں۔ یہ قوتیں مقدار میں برابر اور سمت میں مخالف ہوتی ہیں۔ تاہم، چونکہ یہ شافٹ کی لمبائی کے ساتھ مختلف مقامات پر لاگو ہوتی ہیں اور ایک ہی لکیر پر نہیں ہوتیں، اس لیے یہ قوتیں ایک دوسرے کی تلافی نہیں کرتیں۔ قوتیں Fc1 اور Fc2 روٹر پر ایک لمحہ پیدا کرتی ہیں — اسی لیے جوڑے کے عدم توازن کو لمحاتی عدم توازن بھی کہا جاتا ہے۔ اسی مطابقت سے، غیر تلافی شدہ مرکز فرار قوتیں بیئرنگ کی پوزیشنز پر اثر انداز ہوتی ہیں، جو حساب شدہ اقدار سے کہیں زیادہ ہو سکتی ہیں اور بیئرنگز کی سروس لائف کو کم کر سکتی ہیں۔
چونکہ عدم توازن کی یہ قسم صرف روٹر کی گردش کے دوران ظاہر ہوتی ہے، اسے جامد حالات میں «چاقوؤں پر» بیلنسنگ یا اسی طرح کے طریقوں سے درست نہیں کیا جا سکتا۔ جوڑے کے عدم توازن کو ختم کرنے کے لیے، دو تلافی کرنے والے وزن نصب کرنا ضروری ہیں، جو مادّے M1 اور M2 سے پیدا ہونے والے لمحے کے برابر مقدار اور مخالف سمت میں ایک لمحہ پیدا کریں۔ تلافی کرنے والے مادّوں کو بالکل مخالف اور مادّے M1 اور M2 کے برابر مقدار میں رکھنا ضروری نہیں ہے۔ اہم بات یہ ہے کہ وہ ایسا لمحہ پیدا کریں جو عدم توازن کے لمحے کو مکمل طور پر ختم کر دے۔
عمومی طور پر، M1 اور M2 کے مادّے ایک دوسرے کے برابر نہیں ہو سکتے، اس لیے جامد اور جوڑے کے عدم توازن کا مجموعہ ہوگا — یہی عمومی صورت ہے جسے ISO 21940-2 حرکی عدم توازن کہتا ہے۔ نظری طور پر یہ ثابت ہو چکا ہے کہ ایک سخت روٹر کے لیے، روٹر کی لمبائی کے ساتھ فاصلے پر رکھے گئے دو وزن اس کا عدم توازن ختم کرنے کے لیے لازمی اور کافی ہیں۔ یہ وزن جوڑے کے عدم توازن سے پیدا ہونے والے لمحے اور روٹر کے محور کے مقابلے میں مادّے کی عدم توازن کی وجہ سے پیدا ہونے والی مرکز فرار قوت (جامد عدم توازن) دونوں کی تلافی کریں گے۔ عام طور پر، جوڑے کا عدم توازن لمبے روٹرز، جیسے شافٹس، کی خصوصیت ہے، جبکہ جامد عدم توازن تنگ روٹرز کی خصوصیت ہے۔ تاہم، اگر تنگ روٹر محور کے مقابلے میں ترچھا ہو، یا تغیرِ شکل کا شکار ہو («آٹھ کی شکل»)، تو جوڑے کے عدم توازن کو ختم کرنا مشکل ہوگا (شکل 4 دیکھیں)، کیونکہ اس صورت میں ایسے اصلاحی وزن نصب کرنا مشکل ہوتا ہے جو مطلوبہ تلافی کرنے والا لمحہ پیدا کریں۔
قوتیں F1 اور F2 ایک ہی خط پر نہیں ہیں اور ایک دوسرے کا تلافی نہیں کرتیں۔
چونکہ تنگ روٹر کی وجہ سے تلافی کرنے والا مومنٹ پیدا کرنے کے لیے دستیاب بازو چھوٹا ہوتا ہے، اس لیے بڑے اصلاحی وزن درکار ہو سکتے ہیں۔ تاہم، اس کا نتیجہ اصلاحی وزنوں کی سینٹری فیوگل قوتوں سے تنگ روٹر کی تحریف کی وجہ سے "انڈیوسڈ عدم توازن" کی صورت میں بھی نکلتا ہے۔ (مثال کے طور پر دیکھیں، Methodological instructions for balancing rigid rotors GOST 22061-76 کے مطابق — جدید بین الاقوامی مساوی ISO 21940-11 ہے، پہلے ISO 1940-1 — سیکشن 10، "Rotor–supports system")۔
یہ تنگ فین امپیلرز پر نمایاں ہوتا ہے، جہاں ماس عدم توازن کے علاوہ، ایک ایروڈائنامک عدم توازن بھی موجود ہے: غیر برابر بلیڈ جیومیٹری غیر برابر بلیڈ لوڈنگ اور اس لیے ایک خالص شعاعی قوت پیدا کرتی ہے۔ اصلاحی وزن کی مرکز فرار قوت کی طرح، یہ قوت بھی رفتار کے مربع کے ساتھ بڑھتی ہے، لیکن یہ آپریٹنگ پوائنٹ پر بھی منحصر ہے — ہوا کی کثافت، ڈیمپر کی پوزیشن، ڈکٹ کی مزاحمت — اس لیے ایک ڈیوٹی پوائنٹ پر بیلنس کیا گیا اصلاحی وزن دوسرے پر بہترین نہیں رہے گا۔ اس لیے ایروڈائنامک جزو کو بلیڈ جیومیٹری بحال کر کے درست کرنا ضروری ہے، مادّہ شامل کر کے نہیں۔
برقی مقناطیسی قوتیں۔ ایک برقی مشین میں (خارج از مرکز ایئر گیپ سے پیدا ہونے والی غیر متوازن مقناطیسی کھینچ، ٹوٹی ہوئی سلاخیں، شارٹ شدہ لیمینیشنز) پھر مختلف انداز میں برتاؤ کرتی ہیں: یہ ایئر گیپ فلکس سے کنٹرول ہوتی ہیں، گردشی رفتار سے نہیں، اور یہ زیادہ تر مشین کو لائن فریکوئنسی کی دوگنی مقدار پر اور pole-pass سائیڈ بینڈز پر متحرک کرتی ہیں نہ کہ 1× پر۔ چونکہ یہ گردش کی تعدد کے علاوہ دوسری تعددات پر عمل کرتی ہیں، اس لیے بیلنسنگ انہیں بالکل بھی تلافی نہیں دے سکتی۔ مختصراً، بیلنسنگ صرف 1× مادّے سے متعلق تحریک کو ختم کرتی ہے — یہ مشین میں وائبریشن کا ہر ذریعہ ختم نہیں کر سکتی۔
میکانزم کی کمپن
کمپن ایک چکری محرک قوت کے اثرات کے جواب میں میکانزم کے ڈیزائن کا ردعمل ہے۔ یہ قوت مختلف نوعیت کی ہو سکتی ہے۔
غیر متوازن روٹر کے نتیجے میں سینٹرفیوگل فورس ایک غیر معاوضہ قوت ہے جو "بھاری نقطہ" پر کام کرتی ہے۔ یہ قوت اور اس کی وجہ سے ہونے والی کمپن ہے جسے روٹر کو متوازن کرکے ختم کیا جاسکتا ہے۔
جڑنے والے حصوں کی تیاری اور اسمبلی کی غلطیوں سے پیدا ہونے والی "جیومیٹریکل" نوعیت کی باہمی تعامل قوتیں۔ یہ قوتیں، مثال کے طور پر، شافٹ کی گردن کے غیر گول ہونے، گیئرز میں دانتوں کے پروفائلز میں خرابی، بیئرنگ ریس ویز کی لہر، جڑنے والے شافٹوں کی غلط ترتیب وغیرہ کے نتیجے میں پیدا ہو سکتی ہیں۔ جرنلز کی غیر گولائی کی صورت میں شافٹ کا محور شافٹ کی گردش کے زاویے کے لحاظ سے بے گھر ہو جائے گا۔ اگرچہ یہ وائبریشن روٹر کی رفتار سے بھی ہوتی ہے، لیکن توازن کے ذریعے اسے ختم کرنا تقریباً ناممکن ہے۔
پکھوں اور دیگر پَر دار نظاموں کے امپیلرز کی گردش سے پیدا ہونے والی ایرودینامک قوتیں۔ ہائیڈرولک پمپوں، ٹربائنوں وغیرہ کے امپیلرز کی گردش سے پیدا ہونے والی ہائیڈرودینامک قوتیں۔
برقی مشینوں کے آپریشن سے پیدا ہونے والی الیکٹرومیگنیٹک قوتیں، مثلاً غیر متناسب روٹر وائنڈنگز، شارٹ سرکٹ شدہ وائنڈنگز وغیرہ۔
کمپن کی شدت (مثلاً اس کا طول و عرض Av) نہ صرف میکانزم پر زاویائی فریکوئنسی ω کے ساتھ عمل کرنے والی محرک قوت Fv پر منحصر ہوتی ہے، بلکہ میکانزم کی سختی k، اس کی کمیت m، نیز ڈیمپنگ کوایفیشنٹ C پر بھی منحصر ہوتی ہے، جیسا کہ نیچے دیا گیا فارمولہ (1) دکھاتا ہے۔
کمپن کی پیمائش اور میکانزموں کی توازن کاری کے لیے مختلف اقسام کے سینسر استعمال کیے جا سکتے ہیں، جن میں شامل ہیں:
- مطلق ارتعاش سینسر جو ارتعاش کی تیز رفتاری (ایکسلرومیٹرز) ناپنے کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں اور ارتعاش کی رفتار کے سینسر؛
- نسبتی کمپن کے سینسر - ایڈی کرنٹ یا کیپسیٹیو، کمپن کی نقل مکانی کی پیمائش کرنے کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں؛
- کچھ معاملات میں (جب میکانزم کا ڈیزائن اس کی اجازت دیتا ہے)، اس کے کمپن بوجھ کا اندازہ کرنے کے لیے فورس سینسر بھی استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ خاص طور پر، وہ بڑے پیمانے پر ہارڈ بیئرنگ بیلنسنگ مشین سپورٹس کے کمپن بوجھ کی پیمائش کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔
لہٰذا، کمپن ایک مشین کا ردِ عمل ہے جو بیرونی قوتوں کے عمل کے تحت پیدا ہوتا ہے۔ کمپن کی شدت نہ صرف میکانزم پر اثر انداز ہونے والی قوت کی مقدار پر منحصر ہوتی ہے بلکہ میکانزم کے ڈیزائن کی سختی پر بھی۔ ایک ہی قوت مختلف کمپنوں کا باعث بن سکتی ہے۔ سخت بیئرنگ والی مشین میں، اگرچہ کمپن معمولی ہی کیوں نہ ہو، بیئرنگز کو اہم حرکی بوجھ کا سامنا کرنا پڑ سکتا ہے۔ اسی لیے سخت بیئرنگ والی مشینوں کو متوازن کرتے وقت کمپن سینسرز (کمپن ایکسلرومیٹرز) کی بجائے قوت کے سینسرز استعمال کیے جاتے ہیں۔
ویبریشن سینسرز نسبتاً لچکدار سپورٹس والے نظاموں میں استعمال ہوتے ہیں، جب غیر متوازن مرکزگریز قوتوں کا عمل سپورٹس میں قابلِ ذکر انحراف اور ارتعاش کا باعث بنتا ہے۔ فورس سینسرز سخت سپورٹس کے لیے استعمال ہوتے ہیں، جب عدم توازن کی وجہ سے پیدا ہونے والی نمایاں قوتیں بھی قابلِ ذکر ارتعاش پیدا نہیں کرتیں۔
گونج ایک ایسا عنصر ہے جو بیلنسنگ میں رکاوٹ بنتا ہے۔
پہلے ہم نے ذکر کیا تھا کہ روٹرز کو سخت اور لچکدار میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ روٹر کی سختی یا لچک کو اُس بنیاد کی سختی یا حرکت پذیری کے ساتھ الجھانا نہیں چاہیے جس پر روٹر نصب ہوتا ہے۔ ایک روٹر کو سخت اس وقت سمجھا جاتا ہے جب سینٹرفیوگل قوتوں کے اثر سے اس کی انحرافی (مڑاؤ) کو نظر انداز کیا جا سکے۔ لچکدار روٹر کی انحرافی نسبتاً زیادہ ہوتی ہے اور اسے نظر انداز نہیں کیا جا سکتا۔
اس مضمون میں ہم صرف سخت روٹرز کے توازن پر غور کرتے ہیں۔ ایک سخت (غیر قابلِ انحنا) روٹر کو بھی سخت یا متحرک (لچکدار) سہاروں پر نصب کیا جا سکتا ہے۔ یہ واضح ہے کہ سہاروں کی سختی/لچک پذیری بھی نسبتی ہے، جو روٹر کی رفتار اور پیدا ہونے والی سنٹریفیوگل قوتوں کی شدت پر منحصر ہوتی ہے۔ ایک مشروط حد روٹر کے سہاروں کی قدرتی ارتعاشات کی تعدد ہے۔
مکینیکل نظاموں کے لیے، قدرتی ارتعاشات کی شکل اور تعدد نظام کے اجزاء کے ماس اور لچکدار پن سے متعین ہوتی ہے۔ یعنی، قدرتی ارتعاشات کی تعدد ایک اندرونی خصوصیت ہے اور بیرونی قوتوں پر منحصر نہیں ہوتی۔ توازن کی حالت سے منحرف ہونے پر، لچکدار پن کی وجہ سے سہارا دینے والے عناصر توازن کی حالت میں واپس آنے کا رجحان رکھتے ہیں۔ لیکن بھاری روٹر کی جمودیت کی وجہ سے یہ عمل دبائے ہوئے ارتعاشات کی صورت میں ہوتا ہے۔ یہ ارتعاشات روٹر-سپورٹ نظام کی قدرتی ارتعاشات ہیں۔ ان کی تعدد روٹر کے ماس اور سپورٹس کی لچک کے تناسب پر منحصر ہوتی ہے، جیسا کہ نیچے دیا گیا فارمولا (2) ظاہر کرتا ہے۔
جب روٹر گھومنا شروع کرتا ہے اور اس کی گردش کی تعدد قدرتی ارتعاشات کی تعدد کے قریب پہنچ جاتی ہے تو ارتعاش کی شدت اچانک بڑھ جاتی ہے، جو ساخت کے تباہ ہونے کا سبب بن سکتی ہے۔
میکانیکی گونج کا مظہر رونما ہوتا ہے۔ گونج کے قریب ردعمل کوالٹی فیکٹر Q = 1/(2ζ) سے بڑھ جاتا ہے، جو مشین کی ساخت کے لیے عام طور پر 3 سے 17 ہوتا ہے، اور چوٹی تنگ ہو سکتی ہے: چند فیصد کی رفتار کی تبدیلی وائبریشن کی سطح کو کئی گنا بدل سکتی ہے۔ گونج کے پار فیز لیگ 180 ڈگری جھولتا ہے، اور چوٹی پر 90 ڈگری سے گزرتا ہے۔
اگر میکانزم کا ڈیزائن ناکام ہو اور روٹر کی آپریٹنگ تعدد قدرتی ارتعاشات کی تعدد کے قریب ہو، تو ناقابلِ قبول حد تک زیادہ وائبریشن کی وجہ سے میکانزم کا آپریشن ناممکن ہو جاتا ہے۔ اس صورت میں معمول کے طریقوں سے بیلنسنگ ممکن نہیں، کیونکہ رفتار میں ایک چھوٹی سی تبدیلی بھی وائبریشن پیرامیٹرز کو شدت سے بدل دیتی ہے۔ گونج کے علاقے میں بیلنسنگ کے لیے خصوصی طریقے استعمال کیے جاتے ہیں جو اس مضمون میں زیرِ غور نہیں لائے گئے۔
میکینزم کی قدرتی ارتعاشات کی تعدد کو کوسٹنگ (روٹر کی گردش بند کرنے کے بعد آزادانہ گردش) کے دوران یا جھٹکے کے طریقے سے، اور بعد ازاں نظام کے جھٹکے کے ردعمل کے طیفی تجزیے کے ذریعے معلوم کرنا ممکن ہے۔
ایسے میکانزمز کے لیے جن کی چلنے کی گردشی تعدد گونج کی تعدد سے زیادہ ہو، یعنی سپر کریٹیکل (گونج کے بعد) حالت میں کام کریں، سپورٹس کو متحرک سمجھا جاتا ہے اور پیمائش کے لیے وائبریشن سینسرز، بنیادی طور پر وائبریشن ایکسلرومیٹرز، جو ساختی عناصر کی ایکسلریشن ماپتے ہیں، استعمال کیے جاتے ہیں۔ گونج سے پہلے کے موڈ میں کام کرنے والے میکانزمز کے لیے، سپورٹس کو سخت سمجھا جاتا ہے۔ اس صورت میں، فورس سینسرز استعمال کیے جاتے ہیں۔
مکینیکل نظام کے خطی اور غیر خطی ماڈلز۔ غیر خطیّت ایک ایسا عنصر ہے جو توازن قائم ہونے سے روکتا ہے۔
جب سخت روٹرز کو متوازن کیا جاتا ہے تو متوازن کرنے کی حسابات کے لیے لینیئر ماڈلز نامی ریاضیاتی ماڈلز استعمال کیے جاتے ہیں۔ لینیئر ماڈل کا مطلب ہے کہ ایسے ماڈل میں ایک مقدار دوسری کے متناسب (خطی) ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، اگر روٹر پر غیر معاوضہ ماس دوگنا کر دیا جائے تو کمپن کی قدر بھی دوگنی ہو جائے گی۔ سخت روٹرز کے لیے لینیئر ماڈل استعمال کیا جا سکتا ہے کیونکہ وہ مسخ نہیں ہوتے۔
لچکدار روٹرز کے لیے لکیری ماڈل مزید قابلِ استعمال نہیں رہتا۔ لچکدار روٹر کے لیے، اگر گردش کے دوران بھاری نقطے کا ماس بڑھ جائے تو اضافی انحراف پیدا ہوگا، اور ماس کے علاوہ بھاری نقطے کے مقام کا نصف قطر بھی بڑھ جائے گا۔ لہٰذا لچکدار روٹر کے لیے ارتعاش دو گنا سے بھی زیادہ بڑھ جائے گا، اور معمول کے حساب کتاب کے طریقے کارگر نہیں ہوں گے۔
غیر لکیریت کا ایک اور ذریعہ بڑے انحراف پر سپورٹ کی سختی میں تبدیلی ہے: چھوٹے انحراف پر ساختی عناصر کا ایک مجموعہ بوجھ اٹھاتا ہے، جبکہ بڑے انحراف پر دوسرے عناصر عمل میں آتے ہیں۔ اسی لیے آپ ایسے میکانزم کو بیلنس نہیں کر سکتے جو فاؤنڈیشن پر فکس نہیں ہیں، بلکہ، مثال کے طور پر، صرف فرش پر رکھے ہوئے ہیں۔ خاصی وائبریشنز کی صورت میں، عدم توازن کی قوت میکانزم کو فرش سے اٹھا سکتی ہے، جس سے نظام کی سختی کی خصوصیات نمایاں طور پر بدل جاتی ہیں۔ موٹر کے پاؤں مضبوطی سے بندھے ہونے چاہئیں، بولٹ ماؤنٹس کسے ہوئے ہونے چاہئیں، واشر کی موٹائی کافی نصبی سختی فراہم کرنی چاہیے، وغیرہ۔ اگر بیئرنگز خراب ہوں تو نمایاں شافٹ مِس الائنمنٹ اور جھٹکے ممکن ہیں، جو ناقص لکیریت اور معیاری بیلنس انجام دینے میں ناکامی کا سبب بھی بنیں گے۔
متوازن کرنے والے آلات اور متوازن کرنے والی مشینیں
یاد رکھیں کہ بیلنسنگ inertia کے مرکزی محور کو روٹر کے روٹیشن کے محور کے ساتھ align کرنے کا عمل ہے۔
یہ عمل دو طریقوں سے انجام دیا جا سکتا ہے۔
پہلا طریقہ روٹر کے ٹرونینز کو اس طرح مشین کرنا ہے کہ ٹرونینز کے مراکز سے گزرنے والا محور روٹر کے بنیادی مرکزی محورِ اینرشیا سے مل جائے۔ ایسی تکنیک عملی طور پر شاذ و نادر استعمال ہوتی ہے اور اس مضمون میں تفصیل سے زیر بحث نہیں آئے گی۔
دوسرا (سب سے عام) طریقہ روٹر پر اصلاحی وزن کو منتقل کرنے، نصب کرنے یا ہٹانے پر مشتمل ہوتا ہے، جنہیں اس طرح رکھا جاتا ہے کہ روٹر کا جمودی محور اس کے گھومنے کے محور کے جتنا ممکن ہو اتنا قریب ہو۔
توازن کے دوران اصلاحی وزن کو منتقل کرنا، شامل کرنا یا ہٹانا مختلف تکنیکی عملوں کے ذریعے ممکن ہے، جن میں ڈرلنگ، ملنگ، سطح سازی، ویلڈنگ، سکرو لگانا یا کھولنا، لیزر یا الیکٹران بیم سے جلانا، الیکٹرولیسس، الیکٹرومیگنیٹک سطح سازی وغیرہ شامل ہیں۔
توازن کا عمل دو طریقوں سے انجام دیا جا سکتا ہے:
- Field Balancing (موقع پر) — اسمبل شدہ روٹر کو اس کے اپنے بیئرنگز میں، اس کی اپنی فاؤنڈیشن پر، اس کی اپنی آپریٹنگ اسپیڈ پر، ایک پورٹیبل بیلنسنگ کٹ استعمال کرتے ہوئے بیلنس کیا جاتا ہے؛
- ورکشاپ Balancing — روٹر کو الگ کر کے مخصوص بیلنسنگ مشین پر بیلنس کیا جاتا ہے۔
اپنے بیئرنگز میں روٹرز کی بیلنسنگ کے لیے، عام طور پر خصوصی بیلنسنگ آلات (کٹس) استعمال کیے جاتے ہیں، جو بیلنس شدہ روٹر کی وائبریشن کو اس کی گردشی تعدد پر ویکٹر شکل میں ماپنے کی اجازت دیتے ہیں، یعنی وائبریشن کی طول موج اور فیز دونوں ماپنے کی۔ فی الحال، مذکورہ بالا آلات مائیکروپروسیسر ٹیکنالوجی کی بنیاد پر تیار کیے جاتے ہیں اور (وائبریشن پیمائش اور تجزیے کے علاوہ) اصلاحی وزنوں کے پیرامیٹرز کا خودکار حساب فراہم کرتے ہیں، جنہیں روٹر پر نصب کیا جانا چاہیے تاکہ اس کا عدم توازن ختم ہو۔
ان آلات میں شامل ہیں:
- کمپیوٹر یا صنعتی کنٹرولر پر مبنی ایک پیمائش اور حساب کتاب کا یونٹ؛
- دو (یا زیادہ) کمپن سینسر؛
- phase angle sensor؛
- سائٹ پر سینسرز نصب کرنے کے لیے لوازمات؛
- ایک، دو یا اس سے زیادہ اصلاحی مستویات میں روٹر کمپن کے پیرامیٹرز کی پیمائش کے مکمل عمل کو انجام دینے کے لیے ڈیزائن کردہ خصوصی سافٹ ویئر۔
فی الحال دو قسم کی بیلنسنگ مشینیں سب سے زیادہ عام ہیں:
- Soft-bearing مشینیں (لچکدار سپورٹس کے ساتھ)؛
- Hard-bearing مشینیں (rigid سپورٹس کے ساتھ)۔
Soft-bearing (above-resonance) مشینیں نسبتاً لچکدار سپورٹس رکھتی ہیں، مثال کے طور پر فلیٹ اسپرنگز کی بنیاد پر۔ ان سپورٹس کی قدرتی ارتعاش کی تعدد عام طور پر بیلنس شدہ روٹر کی گردشی تعدد سے 2 سے 3 گنا کم ہوتی ہے، جو ان پر نصب ہوتا ہے، اس لیے مشین گونج سے اوپر چلتی ہے۔ ان گونج سے اوپر کی مشینوں کی سپورٹس کی حرکت ماپنے کے لیے عام طور پر وائبریشن سینسرز (ایکسلرومیٹرز، وائبریشن ویلوسٹی سینسرز، وغیرہ) استعمال کیے جاتے ہیں۔
Hard-bearing (pre-resonance) مشینیں نسبتاً سخت تکیہ گاہیں استعمال کریں، جن کی قدرتی کمپن فریکوئنسیز بیلنس کیے جانے والے روٹر کی گردشی فریکوئنسی سے 2-3 گنا زیادہ ہونی چاہئیں، تاکہ مشین ریزونینس سے نیچے چلے۔ پری-ریزونینس مشین کی تکیہ گاہوں پر ڈائنامک بوجھ ناپنے کے لیے عام طور پر فورس ٹرانسڈیوسرز استعمال کیے جاتے ہیں۔
پری-ریزونینس (ہارڈ بیئرنگ) بیلنسنگ مشینوں کا فائدہ یہ ہے کہ ان پر بیلنسنگ نسبتاً کم روٹر اسپیڈز پر (400 - 500 rpm تک) کی جا سکتی ہے، جس سے مشین اور اس کی بنیاد کا ڈیزائن کافی آسان ہو جاتا ہے، اور بیلنسنگ کی پیداواریت اور حفاظت میں اضافہ ہوتا ہے۔
سخت روٹرز کا توازن
اہم!
- بیلنسنگ صرف روٹر کے ماس کے غیر متناسب تقسیم کی وجہ سے اس کے گھومنے والے محور کے حوالے سے پیدا ہونے والی کمپن کو ختم کرتی ہے۔ کمپن کی دیگر اقسام بیلنسنگ سے ختم نہیں ہوتیں!
- تکنیکی ساز و سامان، جن کے ڈیزائن سے گردش کی آپریٹنگ فریکوئنسی پر ریزونینس کا فقدان یقینی ہوتا ہے، بنیاد پر مستحکم طور پر نصب اور قابلِ سروس بیئرنگز میں نصب، توازن کے عمل کے تابع ہوتے ہیں۔
- ناقص مشینری کو بیلنس کرنے سے پہلے مرمت کرنا ضروری ہے۔ ورنہ معیاری بیلنسنگ ممکن نہیں۔
توازن مرمت کا متبادل نہیں ہے!
بیلنسنگ کا بنیادی کام ان compensating weights کی کمیت اور مقام معلوم کرنا ہے جو مرکز گریز قوتوں کا مقابلہ کریں۔
جیسا کہ اوپر بتایا گیا، سخت روٹرز کے لیے، عام طور پر دو تلافی کرنے والے وزن نصب کرنا ضروری اور کافی ہے۔ یہ روٹر کے عدم توازن کے جامد اور جوڑے دونوں اجزاء کو ختم کر دے گا۔ بیلنسنگ کے دوران کمپن ناپنے کی عمومی اسکیم درج ذیل ہے۔
وائبریشن سینسرز کو بیئرنگ سپورٹس پر پوائنٹس 1 اور 2 پر نصب کیا جاتا ہے۔ روٹر پر ایک ریوولوشن مارک لگایا جاتا ہے، عام طور پر ریفلیکٹو ٹیپ کے ساتھ۔ ریوولوشن مارک کو لیزر ٹیکو میٹر روٹر کی رفتار اور وائبریشن سگنل کے فیز کا تعین کرنے کے لیے استعمال کرتا ہے۔
متحرک توازن کیسے انجام دیا جاتا ہے (تھری رن طریقہ)
زیادہ تر معاملات میں متحرک بیلنسنگ تین اسٹارٹس کے طریقے سے کی جاتی ہے۔ یہ طریقہ اس حقیقت پر مبنی ہے کہ معلوم کمیت کے آزمائشی وزن روٹر پر یکے بعد دیگرے سطح 1 اور 2 میں رکھے جاتے ہیں اور بیلنسنگ وزنوں کے وزن اور مقام کا حساب کمپن پیرامیٹرز میں تبدیلی کے نتائج کی بنیاد پر لگایا جاتا ہے۔
وہ پلین جس میں کریکشن ویٹ نصب کیا جاتا ہے کہلاتا ہے ایک تصحیحی سطح. Correction planes واقع ہیں خود روٹر پر — عام طور پر روٹر باڈی کے دونوں سروں پر، فین یا امپیلر ڈسکس پر، یا مخصوص بیلنسنگ رنگز پر۔ انہیں شافٹ کے ساتھ جتنا ڈیزائن اجازت دے اتنا دور منتخب کیا جانا چاہیے، تاکہ درمیانہ وزن کافی اصلاحی مومنٹ پیدا کرے۔ یہ اس جیسا نہیں ہے پیمائش کے پوائنٹس، جو بیئرنگ ہاؤسنگز پر ہیں (Fig. 6 دیکھیں)۔
پہلی اسٹارٹ اپ پر ابتدائی وائبریشن ماپی جاتی ہے (Balanset سافٹ ویئر میں یہ Run 0 ہے)۔ پھر معلوم مادّے کا ایک ٹیسٹ وزن روٹر پر بیئرنگز میں سے کسی ایک کے قریب رکھا جاتا ہے۔ دوسرا اسٹارٹ اپ (Run 1) کیا جاتا ہے اور وائبریشن کے پیرامیٹرز ماپے جاتے ہیں، جو ٹیسٹ وزن نصب ہونے کی وجہ سے بدلنے چاہئیں۔ پھر پہلے طیارے میں ٹیسٹ وزن ہٹا کر دوسرے طیارے میں نصب کیا جاتا ہے۔ تیسرا ٹیسٹ رن (Run 2) انجام دیا جاتا ہے اور وائبریشن کے پیرامیٹرز ماپے جاتے ہیں۔ ٹیسٹ وزن ہٹا دیا جاتا ہے اور سافٹ ویئر خودکار طور پر بیلنس وزنوں کے مادّے اور نصبی زاویے کا حساب لگاتا ہے۔
حساب کردہ اصلاحی وزن پھر اپنے طیاروں میں نصب کیے جاتے ہیں اور ایک چیک رن کیا جاتا ہے — Balanset سافٹ ویئر میں یہ Run T (Trim) ہے۔ بقایا وائبریشن کا رواداری سے موازنہ کیا جاتا ہے۔ اگر نتیجہ اب بھی ہدف سے اوپر ہو، تو سافٹ ویئر پہلے سے طے شدہ انفلوئنس کوایفیشنٹس دوبارہ استعمال کرتا ہے، اس لیے کسی نئے ٹیسٹ وزن رن کی ضرورت نہیں — صرف ایک چھوٹی اضافی ٹرم اصلاح حساب کی جاتی ہے اور نصب کی جاتی ہے۔
ٹیسٹ وزن نصب کرنے کا مقصد یہ جاننا ہے کہ نظام عدم توازن کی تبدیلیوں پر کیسے ردعمل دیتا ہے۔ ٹیسٹ وزنوں کے وزن اور مقامات معلوم ہوتے ہیں، اس لیے سافٹ ویئر نام نہاد انفلوئنس کوایفیشنٹس کا حساب لگا سکتا ہے، جو دکھاتے ہیں کہ ایک معلوم عدم توازن متعارف کروانے سے وائبریشن پیرامیٹرز کیسے متاثر ہوتے ہیں۔ انفلوئنس کوایفیشنٹس خود میکانیکل نظام کی خصوصیات ہیں اور سپورٹس کی سختی اور روٹر-سپورٹ نظام کے مادّے (جمودیت) پر منحصر ہوتے ہیں۔
ایک ہی ڈیزائن کے ایک ہی قسم کے میکانزم کے لیے اثر کے ضریب قریب ہوں گے۔ انہیں کمپیوٹر کی میموری میں محفوظ کیا جا سکتا ہے اور بغیر ٹیسٹ رنز کے ایک ہی قسم کے میکانزم کی بیلنسنگ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جس سے بیلنسنگ کی پیداواری صلاحیت نمایاں طور پر بڑھ جاتی ہے۔ نوٹ کریں کہ آزمائشی وزن کا ماس اس طرح منتخب کیا جانا چاہیے کہ آزمائشی وزن نصب کرنے پر کمپن کے پیرامیٹرز واضح طور پر تبدیل ہوں۔ ورنہ اثر کے ضریب کے حساب میں غلطی بڑھ جاتی ہے اور بیلنسنگ کا معیار خراب ہو جاتا ہے۔
جیسا کہ Fig. 1 سے دیکھا جا سکتا ہے، مرکز گریز قوت شعاعی سمت میں عمل کرتی ہے، یعنی روٹر محور کے عمود میں۔ لہٰذا vibration sensors کو اس طرح نصب کیا جانا چاہیے کہ ان کی sensitivity axis بھی شعاعی سمت ہی میں ہو۔ عموماً افقی سمت میں foundation کی stiffness کم ہوتی ہے، اس لیے افقی سمت میں vibration زیادہ ہوتی ہے۔ لہٰذا sensitivity بڑھانے کے لیے sensors کو اس طرح نصب کرنا چاہیے کہ ان کی sensitivity axis افقی سمت میں بھی ہو۔ اگرچہ اصولی طور پر کوئی بنیادی فرق نہیں۔ شعاعی سمت کی vibration کے علاوہ، محوری سمت میں، یعنی روٹر کے محورِ گردش کے ساتھ، vibration کی نگرانی بھی ضروری ہے۔ یہ vibration عموماً عدم توازن سے نہیں بلکہ دیگر اسباب سے پیدا ہوتی ہے، خاص طور پر ان shafts کی غلط ہم محوری سے جو coupling کے ذریعے جڑے ہوتے ہیں۔
اس وائبریشن کو بیلنسنگ سے ختم نہیں کیا جا سکتا، اس صورت میں الائنمنٹ درکار ہے۔ عملی طور پر، ایسی مشینوں میں عام طور پر روٹر کا عدم توازن اور شافٹ کی مِس الائنمنٹ دونوں موجود ہوتے ہیں، جو وائبریشن ختم کرنے کے کام کو کہیں زیادہ مشکل بنا دیتے ہیں۔ ایسی صورتوں میں، پہلے مشین کو مرکز میں لانا اور پھر اسے بیلنس کرنا ضروری ہے۔ (اگرچہ شدید ٹارک عدم توازن کے ساتھ، فاؤنڈیشن کے ڈھانچے کے «مروڑ» کی وجہ سے محوری سمت میں بھی وائبریشن پیدا ہوتی ہے۔)
متعلقہ مضامین (بیلنسنگ اسٹینڈز کی مثالیں)
بیلنسنگ میکانزم کی کوالٹی کا اندازہ لگانے کے معیارات
روٹرز (میکانزمز) کے بیلنسنگ کوالٹی کا اندازہ دو طریقوں سے لگایا جا سکتا ہے۔ پہلا طریقہ بیلنسنگ کے عمل کے دوران متعین کیے گئے بقایا عدم توازن کی مقدار کا موازنہ بقایا عدم توازن کی رواداری سے کرنا ہے۔ مختلف روٹر کلاسز کے لیے یہ رواداریاں آئی ایس او 21940-11 (پہلے ISO 1940-1)۔
Tolerance کا حساب کیسے لگایا جاتا ہے (ISO 21940-11)۔ معیار ایک balance quality grade G متعین کرتا ہے، جو قابلِ اجازت مخصوص عدم توازن e کا حاصلضرب ہےفی اور سروس اینگولر ولاسٹی ω، mm/s میں ظاہر کی گئی:
- ω = 2π·n / 60 [rad/s]، جہاں n سروس رفتار rpm میں ہے؛
- eفی = G · 1000 / ω [g·mm/kg] (عددی طور پر مرکزِ کمیت کے آفسیٹ کے µm کے برابر) — مساوی طور پر eفی = 9549 · G / n;
- یوفی = eفی · m [g·mm]، جہاں m روٹر کا ماس kg میں ہے۔
حل شدہ مثال۔ روٹر m = 50 kg، سروس اسپیڈ n = 3000 rpm، grade G 6.3 (پنکھے، پمپس، معیاری برقی موٹرز): ω = 2π·3000/60 = 314.2 rad/s؛ eفی = 6.3 · 1000 / 314.2 = 20.1 g·mm/kg (کراس چیک: 9549 · 6.3 / 3000 ≈ 20.1)؛ Uفی = 20.1 · 50 ≈ 1000 g·mm پورے روٹر کے لیے۔
Tolerance کو دو planes کے درمیان تقسیم کرنا۔ ایسے روٹر کے لیے جس کا مرکزِ کمیت اصلاحی سطحوں کے درمیان واقع ہو، کل رواداری کو مرکزِ کمیت سے ہر سطح کے فاصلے کے الٹے تناسب میں تقسیم کیا جاتا ہے؛ ایک متناظر روٹر کے لیے یہ محض ہر سطح میں آدھی ہے — اوپر دی گئی مثال میں تقریباً 500 g·mm فی سطح۔ کسی بھی سطح کو Uفی.
عام grades: G 0.4 — جائروسکوپس، درست گرائنڈرز کے اسپنڈلز · G 1 — گرائنڈنگ مشین اسپنڈلز، درست آرمیچرز · G 2.5 — ٹربائنز، ٹربو جنریٹرز، مشین ٹول ڈرائیوز · G 6.3 — عمومی انجینئرنگ: فینز، پمپ امپیلرز، فلائی ویلز، معیاری الیکٹرک موٹرز · G 16 — خصوصی تقاضوں والے کارڈن شافٹس، زرعی مشینری، کرشرز · G 40 — کار وہیلز، ڈرائیو شافٹس (کارڈن شافٹس) · G 100 — تیز رفتار ڈیزل انجنوں کے کرینک شافٹ ڈرائیوز۔
تاہم، متعین کردہ برداشتوں کی پابندی میکانزم کی عملیاتی قابلِ اعتماد کو مکمل طور پر یقینی نہیں بنا سکتی، جو اس کی کمپن کی کم از کم سطح کے حصول سے متعلق ہے۔ یہ اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ میکانزم کی کمپن کی شدت نہ صرف اس کے روٹر کے باقی ماندہ عدم توازن سے منسلک قوت کی مقدار سے متعین ہوتی ہے بلکہ یہ کئی دیگر پیرامیٹرز پر بھی منحصر ہوتی ہے، جن میں شامل ہیں: میکانزم کے ساختی اجزاء کی سختی k، اس کا ماس m، ڈیمپنگ فیکٹر، نیز گردش کی تعدد۔ لہٰذا، متعدد صورتوں میں میکانزم کی حرکی خصوصیات (بشمول اس کے توازن کے معیار) کا اندازہ لگانے کے لیے یہ تجویز کیا جاتا ہے کہ میکانزم کی باقی ماندہ کمپن کی سطح کا اندازہ لگایا جائے، جسے متعدد معیارات کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے۔
صنعتی مشینوں کی جائز وائبریشن سطح کے لیے سب سے زیادہ استعمال ہونے والا معیار ISO 20816-3 ہے (پہلے ISO 10816-3)۔ یہ 15 kW سے زیادہ طاقت والی مشینوں کا احاطہ کرتا ہے جو 120 سے 15,000 rpm پر چلتی ہیں، اور انہیں دو جہتوں میں درجہ بندی کرتا ہے: پاور گروپ کے مطابق (گروپ 1 — 300 kW سے زیادہ؛ گروپ 2 — 15 سے 300 kW) اور سپورٹ کی قسم کے مطابق (سخت یا لچکدار)۔ ہر مجموعے کی اپنی A/B، B/C اور C/D زون حدود mm/s RMS میں ہوتی ہیں۔ اس دائرہ کار سے باہر مشینوں کے لیے سیریز کے مخصوص حصے ہیں (ٹربائن سیٹس — ISO 20816-2، ہائیڈرولک مشینیں، ریسیپروکیٹنگ مشینیں، پمپس) یا مصنوعات کے معیار جیسے صنعتی فینز کے لیے ISO 14694۔
عمومی مشینوں کے لیے جن کا جائزہ غیر گھومنے والے پرزوں پر لیا جاتا ہے، کلاسک ISO 10816-1 زونز (اب ISO 20816-1 کا حصہ) وائبریشن ویلوسٹی کی درج ذیل حدود دیتے ہیں، mm/s RMS:
| کلاس | A/B | B/C | C/D |
|---|---|---|---|
| Class I (چھوٹی مشینیں، 15 kW تک) | 0.71 | 1.80 | 4.50 |
| کلاس II (درمیانی مشینیں، 15–75 kW) | 1.12 | 2.80 | 7.10 |
| Class III (بڑی مشینیں، rigid foundation) | 1.80 | 4.50 | 11.20 |
| Class IV (بڑی مشینیں، flexible foundation) | 2.80 | 7.10 | 18.00 |
زون اے نئی مشینوں کی وائبریشن کے مطابق ہے؛ زون بی غیر محدود طویل مدتی آپریشن کے لیے قابل قبول ہے؛ زون سی صرف محدود آپریشن کی اجازت دیتا ہے؛ زون ڈی اتنی شدید وائبریشن ظاہر کرتا ہے جو نقصان کا باعث بن سکتی ہے۔
معیارات اور حوالہ جات
- آئی ایس او 21940-11:2016 — Mechanical vibration — Rotor balancing — Part 11: سخت رویے والے روٹرز کے لیے طریقہ کار اور tolerances۔ (ISO 1940-1 کی جگہ لیتا ہے، جو واپس لیا جا چکا ہے۔) G-grades اور tolerance کیلکولیٹر →
- ISO 21940-2 — میکانیکل وائبریشن — روٹر بیلنسنگ — حصہ 2: ذخیرہ الفاظ۔ (جامد، کپل، نیم جامد اور متحرک عدم توازن کی تعریفات۔)
- ISO 20816-1:2016 — Mechanical vibration — Measurement and evaluation of machine vibration — Part 1: عمومی رہنما اصول۔ (ISO 10816-1 اور ISO 7919-1 کی جگہ لیتا ہے۔) تشخیصی زونز →
- ISO 20816-3:2022 — ارتعاش مکانیکی — مشین کی وائبریشن کی پیمائش اور تشخیص — حصہ 3: صنعتی مشینیں جن کی برائے نام طاقت 15 kW سے زیادہ اور برائے نام رفتار 120 r/min سے 15 000 r/min کے درمیان ہے۔ (ISO 10816-3:2009 کی جگہ لیتا ہے۔)
- آئی ایس او 14694:2003 — صنعتی پنکھے — بیلنس کوالٹی اور وائبریشن لیولز کے لیے مخصوصات۔
FAQ
کیا بیلنسنگ تمام کمپن کو دور کرتی ہے؟
نہیں۔ بیلنسنگ روٹر کے گھومنے کے محور کے سلسلے میں روٹر کی کمیت کی غیر متناسب تقسیم کی وجہ سے پیدا ہونے والی کمپن کو دور کرتی ہے۔ غلط ترتیب، بیئرنگ نقائص، ایروڈائنامک/ہائیڈروڈینامک قوتوں، برقی مقناطیسی قوتوں اور دیگر وجوہات سے ہونے والی کمپن کے لیے الگ الگ تشخیص اور اصلاحی اقدامات کی ضرورت ہوتی ہے۔
گونج کے قریب توازن کیوں ناکام ہو سکتا ہے؟
گونج کے قریب، رفتار کی چھوٹی تبدیلیاں کمپن کے طول و عرض میں بڑی تبدیلیوں اور 180° فیز شفٹ کا سبب بن سکتی ہیں۔ ایسی حالتوں میں پیمائش کے نتائج غیر مستحکم ہو جاتے ہیں، اور روایتی بیلنسنگ طریقہ کار خصوصی طریقوں کے بغیر نتیجے تک نہیں پہنچ سکتے۔
آپ کو ایک صفحہ بمقابلہ دو صفحہ توازن سازی کی کب ضرورت ہے؟
ایک plane ڈسک نما روٹرز کے لیے کافی ہے، جہاں روٹر کی محوری لمبائی قطر کے مقابلے میں چھوٹی ہو — عمومی اصول کے طور پر L/D < 0.5 — اور سروس اسپیڈ پہلی کریٹیکل اسپیڈ سے کافی کم ہو۔ عام مثالیں: گرائنڈنگ وہیل، سنگل ڈسک فین امپیلر، پلی، کار کا پہیہ۔ ایسا روٹر تقریباً خالص جامد عدم توازن رکھتا ہے۔
دو طیارے لمبے روٹرز (L/D ≥ 0.5) کے لیے درکار ہیں، کسی بھی ایسے روٹر کے لیے جس میں شافٹ کے ساتھ فاصلے پر دو یا زیادہ امپیلرز یا ڈسکس ہوں، اور جب بھی دونوں بیئرنگز پر کمپن کا فیز نمایاں طور پر مختلف ہو — جو جوڑے کے جزو کی علامت ہے۔ ایک سخت روٹر کو کبھی بھی دو سطحوں سے زیادہ کی ضرورت نہیں ہوتی۔
شک کی صورت میں، دونوں بیئرنگز ناپیں: اگر ایک سطح کی تصحیح ایک بیئرنگ پر وائبریشن کم کرتی ہے اور دوسرے پر بڑھاتی ہے، تو روٹر میں جوڑے کا جزو موجود ہے اور اسے دو سطحی بیلنسنگ کی ضرورت ہے۔
توازن قائم کرنے سے پہلے کیا کرنا چاہیے؟
اس بات کو یقینی بنائیں کہ مشین قابل استعمال ہے: فاؤنڈیشن پر قابل اعتماد نصب، صحت مند بیرنگ، کوئی شدید ڈھیلا پن، اور غیر خطوطی کا کوئی واضح ذریعہ نہیں۔ توازن مرمت کا متبادل نہیں ہے۔
اہم نکات
- بیلنسنگ ماس سے متعلق (مرکز گریز) جوش کو درست کرتی ہے۔ یہ غلط ترتیب، بیئرنگ نقصان، یا برقی مقناطیسی/ایروڈینامک ذرائع کو حل نہیں کرتی۔
- گونج اور غیر خطی روایتی بیلنسنگ کو غیر مؤثر یا غیر محفوظ بنا سکتے ہیں۔
- سخت روٹرز کے لیے، two-plane بیلنسنگ dynamic عدم توازن (static + couple کا مجموعہ) کے لیے عمومی حل ہے۔
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko ارتعاشی تجزیے کے انجینئر اور Vibromera کے بانی و چیف ایگزیکٹو ہیں۔ 15 سال سے زیادہ عرصے سے وہ گھومنے والے آلات کو ٹیسٹ بینچ کے بجائے موقع پر بیلنس کرتے آ رہے ہیں: ملچر، صنعتی پنکھے، کرشر، سینٹری فیوج، شافٹ اور اسپنڈل۔ Balanset آلات اسی کام سے وجود میں آئے — انہیں ایسے آلے کے طور پر ڈیزائن کیا گیا جسے ماہر مشین تک ساتھ لے جا کر موقع پر تنہا استعمال کر سکے، نہ کہ لیبارٹری کے سامان کے طور پر۔ Vibromera 2017 میں قائم ہوئی اور 2023 سے پرتگال کے شہر پورٹو میں واقع ہے۔ Balanset سیریز کی تیاری، اسمبلی اور معاونت سب یہیں ہوتی ہے۔ نمایاں آلہ Balanset-1A ہے، ایک پورٹیبل اینالائزر جو ایک اور دو پلین بیلنسنگ اور ارتعاشی تشخیص کے لیے ہے۔ Nikolai ذاتی طور پر کسٹمر سپورٹ، مشکل بیلنسنگ کیسز کے حل اور سافٹ ویئر کی تیاری میں شریک رہتے ہیں۔ وہ دنیا بھر کے گاہکوں کے ساتھ، کسی بھی زبان میں کام کرتے ہیں۔
