1. Introduction

(Why was there a need to write this work?)

LLC "Kinematics" (Vibromera) کے ذریعہ تیار کردہ بیلنسنگ ڈیوائسز کے استعمال کے ڈھانچے کے تجزیے سے پتہ چلتا ہے کہ ان میں سے تقریباً 30% مشینوں اور/یا اسٹینڈز کو بیلنس کرنے کے لیے اسٹیشنری پیمائش اور کمپیوٹنگ سسٹم کے طور پر استعمال کرنے کے لیے خریدے گئے ہیں۔ ہمارے آلات کے صارفین (صارفین) کے دو گروہوں کی شناخت کرنا ممکن ہے۔.

The first group includes enterprises that specialize in the mass production of balancing machines and selling them to external customers. These enterprises employ highly qualified specialists with deep knowledge and extensive experience in designing, manufacturing, and operating various types of balancing machines. The challenges that arise in interactions with this group of consumers are most often related to adapting our measuring systems and software to existing or newly developed machines, without addressing issues of their structural execution.

The second group consists of consumers who develop and manufacture machines (stands) for their own needs. This approach is mostly explained by the desire of independent manufacturers to reduce their own production costs, which in some cases can decrease by two to three times or more. This group of consumers often lacks proper experience in creating machines and typically relies on the use of common sense, information from the internet, and any available analogs in their work.

Interacting with them raises many questions, which, in addition to additional information about the measuring systems of balancing machines, cover a wide range of issues related to the structural execution of the machines, methods of their installation on the foundation, selection of drives, and achieving proper balancing accuracy, etc.

آزادانہ طور پر بیلنسنگ مشینوں کی تیاری کے مسائل میں ہمارے صارفین کے ایک بڑے گروپ کی نمایاں دلچسپی کو مدنظر رکھتے ہوئے، LLC "Kinematics" (Vibromera) کے ماہرین نے اکثر پوچھے گئے سوالات پر تبصروں اور سفارشات کے ساتھ ایک تالیف تیار کی ہے۔.

2. Types of Balancing Machines (Stands) and Their Design Features

بیلنسنگ مشین ایک تکنیکی ڈیوائس ہے جسے مختلف مقاصد کے لیے روٹرز کے جامد یا متحرک عدم توازن کو ختم کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ اس میں ایک ایسا طریقہ کار شامل کیا گیا ہے جو متوازن روٹر کو ایک مخصوص گردش کی فریکوئنسی تک تیز کرتا ہے اور ایک مخصوص پیمائش اور کمپیوٹنگ سسٹم جو روٹر کے عدم توازن کی تلافی کے لیے درکار اصلاحی وزنوں کی تعداد اور جگہ کا تعین کرتا ہے۔.

مشین کے مکینیکل حصے کی تعمیر عام طور پر ایک بیڈ فریم پر مشتمل ہوتی ہے جس پر سپورٹ پوسٹس (بیرنگ) نصب ہوتے ہیں۔ یہ متوازن پروڈکٹ (روٹر) کو ماؤنٹ کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں اور اس میں ایک ڈرائیو شامل ہوتی ہے جس کا مقصد روٹر کو گھومنا ہوتا ہے۔ بیلنسنگ کے عمل کے دوران، جو پروڈکٹ کے گھومنے کے دوران انجام دیا جاتا ہے، پیمائش کرنے والے نظام کے سینسرز (جن کی قسم مشین کے ڈیزائن پر منحصر ہے) یا تو بیرنگ میں کمپن رجسٹر کرتے ہیں یا بیرنگز پر زور دیتے ہیں۔.

The data obtained in this manner allows for determining the masses and installation locations of the corrective weights necessary to compensate for the imbalance.

Currently, two types of balancing machine (stand) designs are most prevalent:

• Soft Bearing machines (with flexible supports);
• Hard Bearing machines (with rigid supports).

2.1. Soft Bearing Machines and Stands

The fundamental feature of Soft Bearing balancing machines (stands) is that they have relatively flexible supports, made on the basis of spring suspensions, spring-mounted carriages, flat or cylindrical spring supports, etc. The natural frequency of these supports is at least 2-3 times lower than the rotation frequency of the balanced rotor mounted on them. A classic example of the structural execution of flexible Soft Bearing supports can be seen in the support of the machine model DB-50, a photograph of which is shown in Figure 2.1.

Figure 2.1. Support of the balancing machine model DB-50.

As shown in Figure 2.1, the movable frame (slider) 2 is attached to the stationary posts 1 of the support using a suspension on strip springs 3. Under the influence of the centrifugal force caused by the imbalance of the rotor installed on the support, the carriage (slider) 2 can perform horizontal oscillations relative to the stationary post 1, which are measured using a vibration sensor.

The structural execution of this support ensures achieving a low natural frequency of carriage oscillations, which can be around 1-2 Hz. This allows for the balancing of the rotor over a wide range of its rotational frequencies, starting from 200 RPM. This feature, along with the relative simplicity of manufacturing such supports, makes this design attractive to many of our consumers who manufacture balancing machines for their own needs of various purposes.

شکل 2.2۔ بیلنسنگ مشین کی نرم بیئرنگ سپورٹ، "پولیمر لمیٹڈ"، مکھچکالا کے ذریعہ تیار کردہ

شکل 2.2 میں ایک سافٹ بیئرنگ بیلنسنگ مشین کی تصویر دکھائی گئی ہے جس میں سسپنشن اسپرنگس سے بنی سپورٹ ہے، جو ماخچکالا میں "Polymer LTD" میں اندرون ملک ضروریات کے لیے تیار کی گئی ہے۔ مشین پولیمر مواد کی تیاری میں استعمال ہونے والے رولرس کو بیلنس کرنے کے لیے ڈیزائن کی گئی ہے۔.

Figure 2.3 features a photograph of a balancing machine with a similar strip suspension for the carriage, intended for balancing specialized tools.

Figures 2.4.a and 2.4.b show photographs of a homemade Soft Bearing machine for balancing drive shafts, whose supports are also made using strip suspension springs.

Figure 2.5 ایک سافٹ بیئرنگ مشین کی تصویر پیش کرتا ہے جسے ٹربو چارجرز کو متوازن کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، اس کے کیریجز کے سپورٹ بھی اسپرنگس پر معطل ہیں۔ A. Shahgunyan (سینٹ پیٹرزبرگ) کے نجی استعمال کے لیے بنائی گئی یہ مشین "Balanset 1" پیمائشی نظام سے لیس ہے۔.

According to the manufacturer (see Fig. 2.6), this machine provides the capability to balance turbines with residual unbalance not exceeding 0.2 g*mm.

Figure 2.3. Soft Bearing Machine for Balancing Tools with Support Suspension on Strip Springs

Figure 2.4.a. Soft Bearing Machine for Balancing Drive Shafts (Machine Assembled)

Figure 2.4.b. Soft Bearing Machine for Balancing Drive Shafts with Carriage Supports Suspended on Strip Springs. (Leading Spindle Support with Spring Strip Suspension)

Figure 2.5. Soft Bearing Machine for Balancing Turbochargers with Supports on Strip Springs, Manufactured by A. Shahgunyan (St. Petersburg)

شکل 2.6۔ A. Shahgunyan کی مشین پر ٹربائن روٹر بیلنسنگ کے نتائج دکھاتے ہوئے 'Balanset 1' پیمائشی نظام کی سکرین کاپی

In addition to the classic version of the Soft Bearing balancing machine supports discussed above, other structural solutions have also become widespread.

Figure 2.7 and 2.8 ڈرائیو شافٹ کے لیے بیلنسنگ مشینوں کی تصویریں، جن کے سپورٹ فلیٹ (پلیٹ) اسپرنگس کی بنیاد پر بنائے گئے ہیں۔ یہ مشینیں بالترتیب نجی انٹرپرائز "Dergacheva" اور LLC "Tatcardan" ("Kinetics-M") کی ملکیتی ضروریات کے لیے تیار کی گئی تھیں۔.

ایسی سپورٹ کے ساتھ نرم بیئرنگ بیلنسنگ مشینیں اکثر شوقیہ مینوفیکچررز ان کی نسبتاً سادگی اور پیداواری صلاحیت کی وجہ سے دوبارہ تیار کرتی ہیں۔ یہ پروٹو ٹائپ عام طور پر یا تو "K. Schenck" کی VBRF سیریز کی مشینیں ہیں یا اسی طرح کی گھریلو پیداوار کی مشینیں ہیں۔.

The machines shown in Figures 2.7 and 2.8 are designed for balancing two-support, three-support, and four-support drive shafts. They have a similar construction, including:

• a welded bedframe 1, based on two I-beams connected by cross ribs;
• a stationary (front) spindle support 2;
• a movable (rear) spindle support 3;
• one or two movable (intermediate) supports 4. Supports 2 and 3 house spindle units 5 and 6, intended for mounting the balanced drive shaft 7 on the machine.

شکل 2.7۔ فلیٹ (پلیٹ) اسپرنگس پر سپورٹ کے ساتھ پرائیویٹ انٹرپرائز "Dergacheva" کی طرف سے ڈرائیو شافٹ کو متوازن کرنے کے لیے سافٹ بیئرنگ مشین

شکل 2.8۔ ایل ایل سی "ٹاٹکارڈن" ("کائنیٹکس-ایم") کے ذریعے فلیٹ اسپرنگس پر سپورٹ کے ساتھ ڈرائیو شافٹ کو متوازن کرنے کے لیے سافٹ بیئرنگ مشین

Vibration sensors 8 are installed on all supports, which are used to measure the transverse oscillations of the supports. The leading spindle 5, mounted on support 2, is rotated by an electric motor via a belt drive.

Figures 2.9.a and 2.9.b show photographs of the support of the balancing machine, which is based on flat springs.

Figure 2.9. Soft Bearing Balancing Machine Support with Flat Springs

• a) Side view;
• b) Front view

Given that amateur manufacturers frequently use such supports in their designs, it is useful to examine the features of their construction in more detail. As shown in Figure 2.9.a, this support consists of three main components:

• Lower support plate 1: For the front spindle support, the plate is rigidly attached to the guides; for intermediate supports or rear spindle supports, the lower plate is designed as a carriage that can move along the frame guides.
• Upper support plate 2, on which the support units are mounted (roller supports 4, spindles, intermediate bearings, etc.).
• Two flat springs 3, connecting the lower and upper bearing plates.

To prevent the risk of increased vibration of the supports during operation, which can occur during the acceleration or deceleration of the balanced rotor, the supports may include a locking mechanism (see Fig. 2.9.b). This mechanism consists of a rigid bracket 5, which can be engaged by an eccentric lock 6 connected to one of the flat springs of the support. When the lock 6 and bracket 5 are engaged, the support is locked, eliminating the risk of increased vibration during acceleration and deceleration.

When designing supports made with flat (plate) springs, the machine manufacturer must assess the frequency of their natural oscillations, which depends on the stiffness of the springs and the mass of the balanced rotor. Knowing this parameter allows the designer to consciously choose the range of operational rotational frequencies of the rotor, avoiding the danger of resonant oscillations of the supports during balancing.

Recommendations for calculating and experimentally determining the natural frequencies of oscillations of supports, as well as other components of balancing machines, are discussed in Section 3.

As noted earlier, the simplicity and manufacturability of the support design using flat (plate) springs attract amateur developers of balancing machines for various purposes, including machines for balancing crankshafts, automotive turbocharger rotors, etc.

مثال کے طور پر، اعداد و شمار 2.10.a اور 2.10.b ٹربو چارجر روٹرز کو متوازن کرنے کے لیے ڈیزائن کردہ مشین کا عمومی منظر کا خاکہ پیش کرتے ہیں۔ یہ مشین تیار کی گئی تھی اور اسے Penza میں LLC "SuraTurbo" میں گھریلو ضروریات کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔.

2.10.a. Machine for Balancing Turbocharger Rotors (Side View)

2.10.b. Machine for Balancing Turbocharger Rotors (View from the Front Support Side)

In addition to the previously discussed Soft Bearing balancing machines, relatively simple Soft Bearing stands are sometimes created. These stands allow for high-quality balancing of rotary mechanisms for various purposes with minimal costs.

اس طرح کے کئی اسٹینڈز کا ذیل میں جائزہ لیا گیا ہے، جو بیلناکار کمپریشن اسپرنگس پر سیٹ کردہ فلیٹ پلیٹ (یا فریم) کی بنیاد پر بنائے گئے ہیں۔ ان چشموں کو عام طور پر اس طرح منتخب کیا جاتا ہے کہ اس پر نصب متوازن میکانزم کے ساتھ پلیٹ کے دوغلوں کی قدرتی تعدد توازن کے دوران اس میکانزم کے روٹر کی گردش کی فریکوئنسی سے 2 سے 3 گنا کم ہوتی ہے۔.

Figure 2.11 shows a photograph of a stand for balancing abrasive wheels, manufactured for the in-house production by P. Asharin.

Figure 2.11. Stand for Balancing Abrasive Wheels

The stand consists of the following main components:

• Plate 1, mounted on four cylindrical springs 2;
• Electric motor 3, whose rotor also serves as the spindle, on which a mandrel 4 is mounted, used for installing and securing the abrasive wheel on the spindle.

اس اسٹینڈ کی ایک اہم خصوصیت الیکٹرک موٹر کے روٹر کے گھومنے والے زاویے کے لیے پلس سینسر 5 کا شامل ہونا ہے، جو اسٹینڈ کے پیمائشی نظام کے حصے کے طور پر استعمال ہوتا ہے ("Balanset 2C") کھرچنے والے پہیے سے اصلاحی ماس کو ہٹانے کے لیے کونیی پوزیشن کا تعین کرنے کے لیے۔.

Figure 2.12 ویکیوم پمپ کو متوازن کرنے کے لیے استعمال ہونے والے اسٹینڈ کی تصویر دکھاتا ہے۔ یہ اسٹینڈ JSC "میجرمنٹ پلانٹ" کے آرڈر کے لیے تیار کیا گیا تھا۔.

تصویر 2.12۔ جے ایس سی "میجرمنٹ پلانٹ" کے ذریعہ ویکیوم پمپس کو متوازن کرنے کے لئے کھڑے ہو جاؤ"

The basis of this stand also uses Plate 1, mounted on cylindrical springs 2. On Plate 1, a vacuum pump 3 is installed, which has its own electric drive capable of varying speeds widely from 0 to 60,000 RPM. Vibration sensors 4 are mounted on the pump casing, which are used to measure vibrations in two different sections at different heights.

پمپ روٹر کے گھومنے والے زاویہ کے ساتھ کمپن کی پیمائش کے عمل کی ہم آہنگی کے لیے، اسٹینڈ پر لیزر فیز اینگل سینسر 5 استعمال کیا جاتا ہے۔ اس طرح کے اسٹینڈز کی بظاہر سادہ بیرونی تعمیر کے باوجود، یہ پمپ کے امپیلر کے بہت اعلیٰ معیار کے توازن کو حاصل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔.

مثال کے طور پر، ذیلی اہم گردشی تعدد پر، پمپ روٹر کا بقایا عدم توازن ISO 1940-1-2007 کے مطابق بیلنس کوالٹی کلاس G0.16 کے لیے مقرر کردہ تقاضوں کو پورا کرتا ہے۔"

The residual vibration of the pump casing achieved during balancing at rotational speeds up to 8,000 RPM does not exceed 0.01 mm/sec.

Balancing stands manufactured according to the scheme described above are also effective in balancing other mechanisms, such as fans. Examples of stands designed for balancing fans are shown in Figures 2.13 and 2.14.

Figure 2.13. Stand for Balancing Fan Impellers

اس طرح کے اسٹینڈز پر فین بیلنسنگ کا معیار کافی بلند ہے۔ "Atlant-project" LLC کے ماہرین کے مطابق، "Kinematics" LLC کی سفارشات کی بنیاد پر ان کے تیار کردہ اسٹینڈ پر (تصویر 2.14 دیکھیں)، پرستاروں کو متوازن کرنے پر حاصل ہونے والی بقایا کمپن کی سطح 0.8 ملی میٹر فی سیکنڈ تھی۔ یہ آئی ایس او 31350-2007 کے مطابق BV5 کیٹیگری میں شائقین کے لیے سیٹ برداشت سے تین گنا زیادہ بہتر ہے "وائبریشن۔ صنعتی پنکھے۔ تیار کردہ کمپن اور بیلنس کوالٹی کے تقاضے۔""

شکل 2.14۔ "Atlant-project" LLC، Podolsk کے ذریعے دھماکہ پروف آلات کے فین امپیلرز کو متوازن کرنے کے لیے کھڑے ہوں۔

JSC "Lissant Fan Factory" میں حاصل کردہ اسی طرح کے اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ اس طرح کے اسٹینڈز، جو ڈکٹ پنکھوں کی سیریل پروڈکشن میں استعمال ہوتے ہیں، مستقل طور پر ایک بقایا کمپن کو یقینی بناتے ہیں جو 0.1 ملی میٹر فی سیکنڈ سے زیادہ نہ ہو۔.

2.2. Hard Bearing Machines

Hard Bearing balancing machines differ from the previously discussed Soft Bearing machines in the design of their supports. Their supports are made in the form of rigid plates with intricate slots (cut-outs). The natural frequencies of these supports significantly (at least 2-3 times) exceed the maximum rotational frequency of the rotor balanced on the machine.

Hard Bearing machines are more versatile than Soft Bearing ones, as they typically allow for high-quality balancing of rotors over a wider range of their mass and dimensional characteristics. An important advantage of these machines is also that they enable high-precision balancing of rotors at relatively low rotational speeds, which can be within the range of 200-500 RPM and lower.

Figure 2.15 "K. Schenk" کی تیار کردہ ایک عام ہارڈ بیئرنگ بیلنسنگ مشین کی تصویر دکھاتی ہے۔ اس اعداد و شمار سے، یہ واضح ہے کہ حمایت کے انفرادی حصے، جو پیچیدہ سلاٹوں سے بنائے جاتے ہیں، میں مختلف سختی ہوتی ہے۔ روٹر کے عدم توازن کی قوتوں کے اثر و رسوخ کے تحت، یہ دوسروں کی نسبت سپورٹ کے کچھ حصوں کی خرابی (بے گھر ہونے) کا باعث بن سکتا ہے۔ (شکل 2.15 میں، سپورٹ کے سخت حصے کو سرخ نقطے والی لکیر سے نمایاں کیا گیا ہے، اور اس کا نسبتاً موافق حصہ نیلے رنگ میں ہے)۔.

To measure the said relative deformations, Hard Bearing machines can use either force sensors or highly sensitive vibration sensors of various types, including non-contact vibration displacement sensors.

شکل 2.15۔ "K. Schenk" کی طرف سے ہارڈ بیئرنگ بیلنسنگ مشین"

جیسا کہ "Balanset" سیریز کے آلات کے لیے صارفین سے موصول ہونے والی درخواستوں کے تجزیے سے ظاہر ہوتا ہے، اندرون ملک استعمال کے لیے ہارڈ بیئرنگ مشینوں کی تیاری میں دلچسپی مسلسل بڑھ رہی ہے۔ گھریلو بیلنسنگ مشینوں کے ڈیزائن کی خصوصیات کے بارے میں اشتہاری معلومات کے وسیع پیمانے پر پھیلانے سے یہ سہولت ملتی ہے، جو شوقیہ مینوفیکچررز اپنی ترقی کے لیے اینالاگ (یا پروٹو ٹائپ) کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔.

آئیے "Balanset" سیریز کے آلات کے متعدد صارفین کی اندرونی ضروریات کے لیے تیار کردہ ہارڈ بیئرنگ مشینوں کے کچھ تغیرات پر غور کریں۔.

Figures 2.16.a – 2.16.d ڈرائیو شافٹ کو متوازن کرنے کے لیے بنائی گئی ہارڈ بیئرنگ مشین کی تصاویر دکھائیں، جسے این اوبیدکوف (میگنیٹوگورسک کا شہر) نے تیار کیا تھا۔ جیسا کہ تصویر 2.16.a میں دیکھا گیا ہے، مشین ایک سخت فریم 1 پر مشتمل ہے، جس پر سپورٹ 2 (دو سپنڈل اور دو انٹرمیڈیٹ) نصب ہیں۔ مشین کا مرکزی سپنڈل 3 ایک بیلٹ ڈرائیو کے ذریعے ایک غیر مطابقت پذیر الیکٹرک موٹر 4 کے ذریعے گھمایا جاتا ہے۔ الیکٹرک موٹر 4 کی گردش کی رفتار کو کنٹرول کرنے کے لیے فریکوئنسی کنٹرولر 6 کا استعمال کیا جاتا ہے۔ مشین "Balanset 4" ماپنے اور کمپیوٹنگ سسٹم 5 سے لیس ہے، جس میں ایک پیمائشی یونٹ، ایک کمپیوٹر، چار فورس سینسرز، اور ایک فیز اینگل سینسر شامل ہیں (تصویر 2.16 میں نہیں دکھائے گئے سینسر)۔.

Figure 2.16.a. Hard Bearing Machine for Balancing Drive Shafts, Manufactured by N. Obyedkov (Magnitogorsk)

Figure 2.16.b shows a photograph of the front support of the machine with the leading spindle 3, which is driven, as previously noted, by a belt drive from an asynchronous electric motor 4. This support is rigidly mounted on the frame.

Figure 2.16.b. Front (Leading) Spindle Support.

Figure 2.16.c features a photograph of one of the two movable intermediate supports of the machine. This support rests on slides 7, allowing for its longitudinal movement along the frame guides. This support includes a special device 8, designed for installing and adjusting the height of the intermediate bearing of the balanced drive shaft.

Figure 2.16.c. Intermediate Movable Support of the Machine

Figure 2.16.d پیچھے (چلائے جانے والے) سپنڈل سپورٹ کی تصویر دکھاتا ہے، جو انٹرمیڈیٹ سپورٹ کی طرح مشین کے فریم کے گائیڈز کے ساتھ حرکت کرنے کی اجازت دیتا ہے۔.

Figure 2.16.d. Rear (Driven) Spindle Support.

All the supports discussed above are vertical plates mounted on flat bases. The plates feature T-shaped slots (see Fig. 2.16.d), which divide the support into an inner part 9 (more rigid) and an outer part 10 (less rigid). The differing stiffness of the inner and outer parts of the support may result in relative deformation of these parts under the forces of unbalance from the balanced rotor.

Force sensors are typically used to measure the relative deformation of the supports in homemade machines. An example of how a force sensor is installed on a Hard Bearing balancing machine support is shown in Figure 2.16.e. As seen in this figure, the force sensor 11 is pressed against the side surface of the inner part of the support by a bolt 12, which passes through a threaded hole in the outer part of the support.

To ensure even pressure of bolt 12 across the entire plane of the force sensor 11, a flat washer 13 is placed between it and the sensor.

Figure 2.16.d. Example of Force Sensor Installation on a Support.

مشین کے آپریشن کے دوران، متوازن روٹر سے عدم توازن کی قوتیں سپورٹ کے بیرونی حصے پر سپورٹ یونٹس (اسپنڈلز یا انٹرمیڈیٹ بیرنگ) کے ذریعے عمل کرتی ہیں، جو روٹر کی گردش کی فریکوئنسی پر اس کے اندرونی حصے کی نسبت چکراتی طور پر حرکت (ڈیفارم) کرنا شروع کر دیتی ہیں۔ اس کے نتیجے میں ایک متغیر قوت سینسر 11 پر کام کرتی ہے، جو کہ عدم توازن کی قوت کے متناسب ہے۔ اس کے اثر کے تحت، روٹر کے عدم توازن کی شدت کے متناسب برقی سگنل فورس سینسر کے آؤٹ پٹ پر پیدا ہوتا ہے۔.

تمام سپورٹوں پر نصب فورس سینسرز سے سگنلز مشین کے ماپنے اور کمپیوٹنگ سسٹم میں ڈالے جاتے ہیں، جہاں ان کا استعمال اصلاحی وزن کے پیرامیٹرز کا تعین کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔.

Figure 2.17.a. "اسکرو" شافٹ کو متوازن کرنے کے لیے استعمال ہونے والی انتہائی مخصوص ہارڈ بیئرنگ مشین کی تصویر پیش کرتی ہے۔ یہ مشین ایل ایل سی "Ufatverdosplav" میں اندرون ملک استعمال کے لیے تیار کی گئی تھی۔.

As seen in the figure, the spin-up mechanism of the machine has a simplified construction, which consists of the following main components:

• Welded frame 1, serving as the bed;
• Two stationary supports 2, rigidly fixed to the frame;
• Electric motor 3, which drives the balanced shaft (screw) 5 via a belt drive 4.

تصویر 2.17.a بیلنسنگ سکرو شافٹ کے لیے ہارڈ بیئرنگ مشین، ایل ایل سی "Ufatverdosplav" کے ذریعہ تیار کردہ"

The supports 2 of the machine are vertically installed steel plates with T-shaped slots. At the top of each support, there are support rollers manufactured using rolling bearings, on which the balanced shaft 5 rotates.

سپورٹ کی خرابی کی پیمائش کرنے کے لیے، جو روٹر کے عدم توازن کی وجہ سے ہوتی ہے، فورس سینسرز 6 استعمال کیے جاتے ہیں (دیکھیں تصویر 2.17.b)، جو سپورٹ کے سلاٹ میں نصب ہوتے ہیں۔ یہ سینسرز "Balanset 1" ڈیوائس سے منسلک ہیں، جو اس مشین پر پیمائش اور کمپیوٹنگ سسٹم کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔.

مشین کے اسپن اپ میکانزم کی نسبتاً سادگی کے باوجود، یہ پیچ کے اعلیٰ معیار کے توازن کو قابل بناتا ہے، جو کہ جیسا کہ تصویر 2.17.a. میں دیکھا گیا ہے، ایک پیچیدہ ہیلیکل سطح رکھتا ہے۔.

LLC "Ufatverdosplav" کے مطابق، توازن کے عمل کے دوران اس مشین پر سکرو کا ابتدائی عدم توازن تقریباً 50 گنا کم ہو گیا تھا۔.

Figure 2.17.b. Hard Bearing Machine Support for Balancing Screw Shafts with Force Sensor

حاصل شدہ بقایا عدم توازن سکرو کے پہلے جہاز میں 3552 g*mm (185 mm کے رداس پر 19.2 g) اور دوسرے جہاز میں 2220 g*mm (185 mm کے رداس پر 12.0 g) تھا۔ 500 کلوگرام وزنی اور 3500 RPM کی گردشی فریکوئنسی پر کام کرنے والے روٹر کے لیے، یہ عدم توازن ISO 1940-1-2007 کے مطابق کلاس G6.3 کے مساوی ہے، جو اس کی تکنیکی دستاویزات میں بیان کردہ تقاضوں کو پورا کرتا ہے۔.

ایک اصل ڈیزائن (تصویر 2.18 دیکھیں)، جس میں مختلف سائز کی دو ہارڈ بیئرنگ بیلنسنگ مشینوں کے لیے بیک وقت سپورٹ کی تنصیب کے لیے سنگل بیس کا استعمال شامل ہے، SV Morozov نے تجویز کیا تھا۔ اس تکنیکی حل کے واضح فوائد، جو مینوفیکچرر کی پیداواری لاگت کو کم سے کم کرنے کی اجازت دیتے ہیں، میں شامل ہیں:

• Saving production space;
• Use of one electric motor with a variable frequency drive for operating two different machines;
• Use of one measuring system for operating two different machines.

تصویر 2.18۔ ہارڈ بیئرنگ بیلنسنگ مشین ("ٹینڈم")، ایس وی موروزوف کی تیار کردہ

3. Requirements for the Construction of Basic Units and Mechanisms of Balancing Machines

3.1. Bearings

3.1.1. Theoretical Foundations of Bearing Design

پچھلے حصے میں، بیلنسنگ مشینوں کے لیے سافٹ بیئرنگ اور ہارڈ بیئرنگ سپورٹ کے مرکزی ڈیزائن پر تفصیل سے تبادلہ خیال کیا گیا تھا۔ ایک اہم پیرامیٹر جس پر ڈیزائنرز کو ان سپورٹوں کو ڈیزائن اور مینوفیکچر کرتے وقت غور کرنا چاہیے وہ ان کی دولن کی قدرتی تعدد ہے۔ یہ ضروری ہے کیونکہ مشین کے ماپنے اور کمپیوٹنگ سسٹم کے ذریعے اصلاحی وزن کے پیرامیٹرز کا حساب لگانے کے لیے نہ صرف سپورٹ کے کمپن کے طول و عرض (سائیکلک ڈیفارمیشن) کی پیمائش بلکہ کمپن کے مرحلے کی بھی ضرورت ہوتی ہے۔.

اگر کسی سپورٹ کی فطری تعدد متوازن روٹر (سپورٹ ریزوننس) کی گردش کی فریکوئنسی کے ساتھ موافق ہو تو، طول و عرض اور کمپن کے مرحلے کی درست پیمائش عملی طور پر ناممکن ہے۔ یہ واضح طور پر گرافوں میں واضح طور پر دکھایا گیا ہے جس میں توازن روٹر کی گردشی فریکوئنسی کے ایک فنکشن کے طور پر سپورٹ کے دوغلوں کے طول و عرض اور مرحلے میں تبدیلیاں دکھائی دیتی ہیں (تصویر 3.1 دیکھیں)۔.

From these graphs, it follows that as the rotational frequency of the balanced rotor approaches the natural frequency of the support oscillations (i.e., when the ratio fp/fo is close to 1), there is a significant increase in amplitude associated with the resonance oscillations of the support (see Fig. 3.1.a). Simultaneously, graph 3.1.b shows that in the resonance zone, there is a sharp change in the phase angle ∆F°, which can reach up to 180°.

In other words, when balancing any mechanism in the resonance zone, even small changes in its rotation frequency can lead to significant instability in the measurement results of amplitude and phase of its vibration, leading to errors in calculating the parameters of corrective weights and negatively affecting the quality of balancing.

مندرجہ بالا گراف پہلے کی سفارشات کی تصدیق کرتے ہیں کہ ہارڈ بیئرنگ مشینوں کے لیے، روٹر کی آپریشنل فریکوئنسی کی اوپری حد (کم از کم) سپورٹ کی قدرتی فریکوئنسی سے 2-3 گنا کم ہونی چاہیے۔ سافٹ بیئرنگ مشینوں کے لیے، متوازن روٹر کی قابل اجازت آپریشنل فریکوئنسی کی نچلی حد (کم از کم) سپورٹ کی قدرتی فریکوئنسی سے 2-3 گنا زیادہ ہونی چاہیے۔.

Figure 3.1. Graphs showing changes in relative amplitude and phase of vibrations of the balancing machine support as a function of rotational frequency changes.

• Ад – Amplitude of dynamic vibrations of the support;
• e = m*r / M - متوازن روٹر کا مخصوص عدم توازن؛;
• m – Unbalanced mass of the rotor;
• M – Mass of the rotor;
• r – Radius at which the unbalanced mass is located on the rotor;
• fp – Rotational frequency of the rotor;
• fo – Natural frequency of vibrations of the support

Given the information presented, operating the machine in the resonance area of its supports (highlighted in red in Fig. 3.1) is not recommended. The graphs shown in Fig. 3.1 also demonstrate that for the same imbalances of the rotor, the actual vibrations of the Soft Bearing machine supports are significantly lower than those occurring on the Soft Bearing machine supports.

From this, it follows that sensors used to measure vibrations of supports in Hard Bearing machines must have higher sensitivity than those in Soft Bearing machines. This conclusion is well supported by the actual practice of using sensors, which shows that absolute vibration sensors (vibro-accelerometers and/or vibro-velocity sensors), successfully used in Soft Bearing balancing machines, often cannot achieve the necessary balancing quality on Hard Bearing machines.

On these machines, it is recommended to use relative vibration sensors, such as force sensors or highly sensitive displacement sensors.

3.1.2. Estimating Natural Frequencies of Supports Using Calculation Methods

A designer can perform an approximate (estimative) calculation of the natural frequency of a support fo​ using formula 3.1, by simplistically treating it as a vibrational system with one degree of freedom, which (see Fig. 2.19.a) is represented by a mass M, oscillating on a spring with stiffness K.

The mass M used in the calculation for a symmetric inter-bearing rotor can be approximated by formula 3.2.

جہاں Mo​ kg میں سپورٹ کے حرکت پذیر حصے کا ماس ہے۔ مسٹر متوازن روٹر کا وزن کلوگرام میں ہے۔ n توازن میں شامل مشین کے تعاون کی تعداد ہے۔.

The stiffness K of the support is calculated using formula 3.3 based on the results of experimental studies that involve measuring the deformation ΔL of the support when it is loaded with a static force P (see Figs. 3.2.a and 3.2.b).

جہاں ΔL میٹر میں سپورٹ کی اخترتی ہے؛ نیوٹن میں P جامد قوت ہے۔.

The magnitude of the loading force P can be measured using a force-measuring instrument (e.g., a dynamometer). The displacement of the support ΔL is determined using a device for measuring linear displacements (e.g., a dial indicator).

3.1.3. Experimental Methods for Determining Natural Frequencies of Supports

یہ دیکھتے ہوئے کہ سپورٹ کی قدرتی تعدد کا اوپر زیر بحث حساب، ایک آسان طریقہ کا استعمال کرتے ہوئے انجام دیا گیا ہے، اہم غلطیوں کا باعث بن سکتا ہے، زیادہ تر شوقیہ ڈویلپر تجرباتی طریقوں سے ان پیرامیٹرز کا تعین کرنے کو ترجیح دیتے ہیں۔ اس کے لیے، وہ بیلنسنگ مشینوں کے جدید کمپن ماپنے والے نظام کی فراہم کردہ صلاحیتوں کو استعمال کرتے ہیں، بشمول "بیلنسیٹ" سیریز کے آلات۔.

3.1.3.1. Determining Natural Frequencies of Supports by Impact Excitation Method

The impact excitation method is the simplest and most common way to determine the natural frequency of vibrations of a support or any other machine component. It is based on the fact that when any object, such as a bell (see Fig. 3.3), is impact-excited, its response manifests as a gradually decaying vibrational response. The frequency of the vibrational signal is determined by the structural characteristics of the object and corresponds to the frequency of its natural vibrations. For impact excitation of vibrations, any heavy tool can be used, such as a rubber mallet or a regular mallet.

Figure 3.3. Diagram of Impact Excitation Used to Determine the Natural Frequencies of an Object

The mass of the hammer should approximately be 10% of the mass of the object being excited. To capture the vibrational response, a vibration sensor should be installed on the object under examination, with its measuring axis aligned with the direction of impact excitation. In some cases, a microphone from a noise measuring device may be used as a sensor to perceive the vibrational response of the object.

آبجیکٹ کی وائبریشنز کو سینسر کے ذریعے برقی سگنل میں تبدیل کیا جاتا ہے، جسے پھر پیمائش کرنے والے آلے کو بھیجا جاتا ہے، جیسے کہ سپیکٹرم اینالائزر کا ان پٹ۔ یہ آلہ وقت کے فنکشن اور زوال پذیر کمپن عمل کے سپیکٹرم کو ریکارڈ کرتا ہے (تصویر 3.4 دیکھیں)، جس کا تجزیہ آبجیکٹ کے قدرتی کمپن کی فریکوئنسی (تعدد) کا تعین کرنے کی اجازت دیتا ہے۔.

Figure 3.5. Program Interface Showing Time Function Graphs and Spectrum of Decaying Impact Vibrations of the Examined Structure

The analysis of the spectrum graph presented in Figure 3.5 (see the lower part of the work window) shows that the main component of the natural vibrations of the examined structure, determined with reference to the abscissa axis of the graph, occurs at a frequency of 9.5 Hz. This method can be recommended for studies of the natural vibrations of both Soft Bearing and Hard Bearing balancing machine supports.

3.1.3.2. Determining Natural Frequencies of Supports in Coasting Mode

بعض صورتوں میں، سپورٹ کی قدرتی تعدد کا تعین "ساحل پر" کمپن کے طول و عرض اور مرحلے کو چکرا کر پیمائش کر کے کیا جا سکتا ہے۔ اس طریقہ کار کو لاگو کرتے ہوئے، جانچ شدہ مشین پر نصب روٹر کو ابتدائی طور پر اس کی زیادہ سے زیادہ گردش کی رفتار تک تیز کیا جاتا ہے، جس کے بعد اس کی ڈرائیو منقطع ہو جاتی ہے، اور روٹر کے عدم توازن سے وابستہ پریشان کن قوت کی فریکوئنسی بتدریج زیادہ سے زیادہ سے روکنے کے مقام تک کم ہوتی جاتی ہے۔.

In this case, the natural frequencies of supports can be determined by two characteristics:

• By a local jump in vibration amplitude observed in the resonance areas;
• By a sharp change (up to 180°) in the vibration phase observed in the zone of the amplitude jump.

"Balanset" سیریز کے آلات میں، "وائبرومیٹر" موڈ ("Balanset 1") یا "Balancing. Monitoring" موڈ ("Balanset 2C" اور "Balanset 4") کو "ساحل پر" اشیاء کی قدرتی تعدد کا پتہ لگانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جس سے روٹ روٹ فریکوئنسی کے طول و عرض اور مرحلے کے چکراتی پیمائش کی اجازت دی جا سکتی ہے۔.

مزید برآں، "Balanset 1" سافٹ ویئر میں ایک خصوصی "Graphs. Coasting" موڈ بھی شامل ہے، جو ساحل پر گردش کی فریکوئنسی کو تبدیل کرنے کے ایک فنکشن کے طور پر طول و عرض اور معاون وائبریشنز کے مرحلے میں تبدیلیوں کے گراف کو پلاٹ کرنے کی اجازت دیتا ہے، جس سے گونج کی تشخیص کے عمل میں نمایاں طور پر سہولت ملتی ہے۔.

It should be noted that, for obvious reasons (see section 3.1.1), the method of identifying natural frequencies of supports on the coast can only be used in the case of studying Soft Bearing balancing machines, where the working frequencies of rotor rotation significantly exceed the natural frequencies of supports in the transverse direction.

In the case of Hard Bearing machines, where the working frequencies of rotor rotation exciting the vibrations of supports on the coast are significantly below the natural frequencies of the supports, the use of this method is practically impossible.

3.1.4. Practical Recommendations for Designing and Manufacturing Supports for Balancing Machines

3.1.2. Calculating Natural Frequencies of Supports by Computational Methods

Calculations of the natural frequencies of supports using the above-discussed calculation scheme can be performed in two directions:

• In the transverse direction of the supports, which coincides with the direction of measuring their vibrations caused by the forces of rotor unbalance;
• In the axial direction, coinciding with the axis of rotation of the balanced rotor mounted on the machine supports.

عمودی سمت میں سپورٹ کی قدرتی تعدد کا حساب لگانے کے لیے زیادہ پیچیدہ کیلکولیشن تکنیک کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے، جسے (خود سپورٹ اور متوازن روٹر کے پیرامیٹرز کے علاوہ) فریم کے پیرامیٹرز اور فاؤنڈیشن پر مشین کی تنصیب کی تفصیلات کو بھی مدنظر رکھنا چاہیے۔ اس طریقہ کار پر اس اشاعت میں بحث نہیں کی گئی ہے۔ فارمولہ 3.1 کا تجزیہ کچھ آسان سفارشات کی اجازت دیتا ہے جن پر مشین ڈیزائنرز کو اپنی عملی سرگرمیوں میں غور کرنا چاہیے۔ خاص طور پر، سپورٹ کی قدرتی تعدد کو اس کی سختی اور/یا بڑے پیمانے پر تبدیل کر کے تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ سختی میں اضافہ سپورٹ کی قدرتی تعدد کو بڑھاتا ہے، جب کہ بڑے پیمانے پر اضافہ اس میں کمی لاتا ہے۔ ان تبدیلیوں کا ایک غیر لکیری، مربع الٹا تعلق ہے۔ مثال کے طور پر، سپورٹ کی سختی کو دوگنا کرنے سے اس کی فطری تعدد صرف 1.4 کے فیکٹر سے بڑھ جاتی ہے۔ اسی طرح، سپورٹ کے حرکت پذیر حصے کی کمیت کو دوگنا کرنے سے اس کی قدرتی تعدد صرف 1.4 کے عنصر سے کم ہو جاتی ہے۔.

3.1.4.1. Soft Bearing Machines with Flat Plate Springs

فلیٹ اسپرنگس کے ساتھ بنی بیلنسنگ مشین سپورٹ کے ڈیزائن کے متعدد تغیرات کو اوپر سیکشن 2.1 میں زیر بحث لایا گیا ہے اور ان کی تصویر 2.7 - 2.9 میں دی گئی ہے۔ ہماری معلومات کے مطابق، اس طرح کے ڈیزائن عام طور پر مشینوں میں استعمال ہوتے ہیں جن کا مقصد ڈرائیو شافٹ کو متوازن کرنا ہوتا ہے۔.

مثال کے طور پر، آئیے ایک کلائنٹ (LLC "Rost-Service", St. Petersburg) کی طرف سے اپنی مشین سپورٹ کی تیاری میں استعمال ہونے والے موسم بہار کے پیرامیٹرز پر غور کریں۔ اس مشین کا مقصد 2، 3، اور 4 سپورٹ ڈرائیو شافٹ کو متوازن کرنا تھا، جس کا وزن 200 کلوگرام سے زیادہ نہ ہو۔ اسپرنگس کے ہندسی طول و عرض (اونچائی * چوڑائی * موٹائی) کلائنٹ کے ذریعہ منتخب کردہ مشین کے سرکردہ اور چلنے والے اسپنڈلز کی حمایت میں استعمال ہونے والے بالترتیب 300*200*3 ملی میٹر تھے۔.

اُن لوڈ شدہ سپورٹ کی قدرتی فریکوئنسی، جو تجرباتی طور پر "Balanset 4" مشین کے معیاری پیمائش کے نظام کا استعمال کرتے ہوئے اثر حوصلہ افزائی کے طریقہ سے طے کی گئی، 11 - 12 Hz پائی گئی۔ سپورٹ کی کمپن کی ایسی قدرتی فریکوئنسی پر، بیلنسنگ کے دوران متوازن روٹر کی تجویز کردہ گردشی فریکوئنسی 22-24 Hz (1320 - 1440 RPM) سے کم نہیں ہونی چاہیے۔.

انٹرمیڈیٹ سپورٹ پر ایک ہی مینوفیکچرر کے استعمال کردہ فلیٹ اسپرنگس کے ہندسی طول و عرض بالترتیب 200*200*3 ملی میٹر تھے۔ مزید برآں، جیسا کہ مطالعات سے پتہ چلتا ہے، ان حمایتوں کی قدرتی تعدد زیادہ تھی، جو 13-14 ہرٹز تک پہنچ جاتی ہے۔.

ٹیسٹ کے نتائج کی بنیاد پر، مشین کے مینوفیکچررز کو اسپنڈل اور انٹرمیڈیٹ سپورٹ کی قدرتی تعدد کو سیدھ میں (برابر) کرنے کا مشورہ دیا گیا تھا۔ یہ توازن کے دوران ڈرائیو شافٹ کی آپریشنل گردشی فریکوئنسیوں کی حد کے انتخاب میں سہولت فراہم کرے گا اور گونجنے والی کمپن کے علاقے میں داخل ہونے والے سپورٹ کی وجہ سے پیمائش کے نظام کی ریڈنگز کے ممکنہ عدم استحکام سے بچیں گے۔.

The methods for adjusting the natural frequencies of vibrations of supports on flat springs are obvious. This adjustment can be achieved by changing the geometric dimensions or shape of the flat springs, which is achieved, for example, by milling longitudinal or transverse slots that reduce their stiffness.

As previously mentioned, verification of the results of such adjustment can be conducted by identifying the natural frequencies of vibrations of the supports using the methods described in sections 3.1.3.1 and 3.1.3.2.

Figure 3.6 presents a classic version of the support design on flat springs, used in one of his machines by A. Sinitsyn. As shown in the figure, the support includes the following components:

• Upper plate 1;
• Two flat springs 2 and 3;
• Lower plate 4;
• Stop bracket 5.

Figure 3.6. Design Variation of a Support on Flat Springs

The upper plate 1 of the support can be used to mount the spindle or an intermediate bearing. Depending on the purpose of the support, the lower plate 4 can be rigidly attached to the machine guides or installed on movable slides, allowing the support to move along the guides. Bracket 5 is used to install a locking mechanism for the support, enabling it to be securely fixed during the acceleration and deceleration of the balanced rotor.

نرم بیئرنگ مشین سپورٹ کے لیے فلیٹ اسپرنگس لیف اسپرنگ یا اعلیٰ معیار کے الائے اسٹیل سے بنائے جائیں۔ کم پیداوار والی طاقت کے ساتھ عام ساختی اسٹیل کا استعمال مناسب نہیں ہے، کیونکہ وہ آپریشن کے دوران جامد اور متحرک بوجھ کے تحت بقایا خرابی پیدا کر سکتے ہیں، جس سے مشین کی جیومیٹرک درستگی میں کمی واقع ہو سکتی ہے اور یہاں تک کہ سپورٹ کے استحکام کو بھی نقصان پہنچ سکتا ہے۔.

متوازن روٹر ماس والی مشینوں کے لیے جن کا وزن 300 - 500 کلوگرام سے زیادہ نہ ہو، سپورٹ کی موٹائی 30 - 40 ملی میٹر تک بڑھائی جا سکتی ہے، اور 1000 سے 3000 کلوگرام تک زیادہ سے زیادہ ماس والے روٹرز کو بیلنس کرنے کے لیے تیار کی گئی مشینوں کے لیے، سپورٹ کی موٹائی 50 - 60 ملی میٹر تک پہنچ سکتی ہے۔ جیسا کہ اوپر بیان کردہ سپورٹس کی متحرک خصوصیات کے تجزیے سے پتہ چلتا ہے، ان کی قدرتی کمپن فریکوئنسی، ٹرانسورس جہاز ("لچکدار" اور "سخت" حصوں کی نسبتہ خرابیوں کی پیمائش کا طیارہ) میں ماپا جاتا ہے، عام طور پر 100 ہرٹز یا اس سے زیادہ ہوتا ہے۔ ہارڈ بیئرنگ سپورٹ کی قدرتی وائبریشن فریکوئنسی سامنے والے جہاز میں کھڑی ہوتی ہے، جو متوازن روٹر کی گردش کے محور کے موافق سمت میں ماپا جاتا ہے، عام طور پر نمایاں طور پر کم ہوتا ہے۔ اور مشین پر متوازن گھومنے والے روٹرز کے لیے آپریٹنگ فریکوئنسی رینج کی اوپری حد کا تعین کرتے وقت ان فریکوئنسیوں کو بنیادی طور پر سمجھا جانا چاہیے۔ جیسا کہ اوپر بیان کیا گیا ہے، ان تعدد کا تعین سیکشن 3.1 میں بیان کردہ اثر جوش طریقہ سے کیا جا سکتا ہے۔.

Figure 3.7. Machine for Balancing Electric Motor Rotors, Assembled, Developed by A. Mokhov.

Figure 3.8. Machine for Balancing Turbopump Rotors, Developed by G. Glazov (Bishkek)

3.1.4.2. Soft Bearing Machine Supports with Suspension on Strip Springs

In designing strip springs used for supporting suspensions, attention should be paid to selecting the thickness and width of the spring strip, which on one hand must withstand the static and dynamic load of the rotor on the support, and on the other hand, must prevent the possibility of torsional vibrations of the support suspension, manifesting as axial run-out.

سٹرپ اسپرنگ سسپنشنز کا استعمال کرتے ہوئے بیلنسنگ مشینوں کے ساختی نفاذ کی مثالیں اعداد و شمار 2.1 - 2.5 (سیکشن 2.1 دیکھیں) کے ساتھ ساتھ اس سیکشن کے اعداد و شمار 3.7 اور 3.8 میں دکھائی گئی ہیں۔.

3.1.4.4 مشینوں کے لیے ہارڈ بیئرنگ سپورٹ کرتا ہے۔

جیسا کہ کلائنٹس کے ساتھ ہمارا وسیع تجربہ ظاہر کرتا ہے، خود ساختہ بیلنسر مینوفیکچررز کے ایک اہم حصے نے حال ہی میں سخت سپورٹ کے ساتھ ہارڈ بیئرنگ مشینوں کو ترجیح دینا شروع کر دی ہے۔ سیکشن 2.2 میں، اعداد و شمار 2.16 - 2.18 مشینوں کے مختلف ساختی ڈیزائنوں کی تصاویر دکھاتے ہیں جو اس طرح کی معاونت کو استعمال کرتی ہیں۔ ایک سخت سپورٹ کا ایک عام خاکہ، جو ہمارے ایک کلائنٹ نے اپنی مشین کی تعمیر کے لیے تیار کیا ہے، تصویر 3.10 میں پیش کیا گیا ہے۔ یہ سپورٹ ایک فلیٹ اسٹیل پلیٹ پر مشتمل ہوتا ہے جس میں P کی شکل کی نالی ہوتی ہے، جو روایتی طور پر سپورٹ کو "سخت" اور "لچکدار" حصوں میں تقسیم کرتی ہے۔ عدم توازن کی قوت کے زیر اثر، سپورٹ کا "لچکدار" حصہ اپنے "سخت" حصے کی نسبت بگاڑ سکتا ہے۔ اس اخترتی کی شدت، جس کا تعین سپورٹ کی موٹائی، نالیوں کی گہرائی، اور سپورٹ کے "لچکدار" اور "سخت" حصوں کو جوڑنے والے پل کی چوڑائی سے ہوتا ہے، مشین کے ماپنے کے نظام کے مناسب سینسر کا استعمال کرتے ہوئے ماپا جا سکتا ہے۔ اس طرح کے سپورٹس کی ٹرانسورس سختی کا حساب لگانے کے لیے طریقہ کی کمی کی وجہ سے، P-شکل کی نالی کی گہرائی h، پل کی چوڑائی t، اور ساتھ ہی سپورٹ r کی موٹائی (تصویر 3.10 دیکھیں)، ڈیزائن کے یہ پیرامیٹرز عام طور پر ڈیولپرز کے ذریعے تجرباتی طور پر طے کیے جاتے ہیں۔.

متوازن روٹر ماس والی مشینوں کے لیے جن کا وزن 300 - 500 کلوگرام سے زیادہ نہ ہو، سپورٹ کی موٹائی 30 - 40 ملی میٹر تک بڑھائی جا سکتی ہے، اور 1000 سے 3000 کلوگرام تک زیادہ سے زیادہ ماس والے روٹرز کو بیلنس کرنے کے لیے تیار کی گئی مشینوں کے لیے، سپورٹ کی موٹائی 50 - 60 ملی میٹر تک پہنچ سکتی ہے۔ جیسا کہ اوپر بیان کردہ سپورٹس کی متحرک خصوصیات کے تجزیے سے پتہ چلتا ہے، ان کی قدرتی کمپن فریکوئنسی، ٹرانسورس جہاز ("لچکدار" اور "سخت" حصوں کی نسبتہ خرابیوں کی پیمائش کا طیارہ) میں ماپا جاتا ہے، عام طور پر 100 ہرٹز یا اس سے زیادہ ہوتا ہے۔ ہارڈ بیئرنگ سپورٹ کی قدرتی وائبریشن فریکوئنسی سامنے والے جہاز میں کھڑی ہوتی ہے، جو متوازن روٹر کی گردش کے محور کے موافق سمت میں ماپا جاتا ہے، عام طور پر نمایاں طور پر کم ہوتا ہے۔ اور مشین پر متوازن گھومنے والے روٹرز کے لیے آپریٹنگ فریکوئنسی رینج کی اوپری حد کا تعین کرتے وقت ان فریکوئنسیوں کو بنیادی طور پر سمجھا جانا چاہیے۔.

شکل 3.26۔ بیلنسنگ Augers کے لیے ہارڈ بیئرنگ مشین بنانے کے لیے استعمال شدہ لیتھ بیڈ کے استعمال کی مثال۔

شکل 3.27۔ بیلنسنگ شافٹ کے لیے نرم بیئرنگ مشین بنانے کے لیے استعمال شدہ لیتھ بیڈ کے استعمال کی مثال۔

شکل 3.28۔ چینلز سے اسمبلڈ بیڈ بنانے کی مثال

شکل 3.29۔ چینلز سے ویلڈڈ بیڈ بنانے کی مثال

تصویر 3.30۔ چینلز سے ویلڈڈ بیڈ تیار کرنے کی مثال

شکل 3.31۔ پولیمر کنکریٹ سے بنے بیلنسنگ مشین بیڈ کی مثال

عام طور پر، ایسے بستروں کو تیار کرتے وقت، ان کے اوپری حصے کو گائیڈ کے طور پر استعمال ہونے والے اسٹیل انسرٹس سے مضبوط کیا جاتا ہے جس پر بیلنسنگ مشین کے سپورٹ اسٹینڈ ہوتے ہیں۔ حال ہی میں، پولیمر کنکریٹ سے بنی ہوئی بیڈ کمپن ڈیمپنگ کوٹنگز کے ساتھ بڑے پیمانے پر استعمال ہونے لگی ہیں۔ بستروں کی تیاری کے لیے اس ٹیکنالوجی کو آن لائن اچھی طرح سے بیان کیا گیا ہے اور اسے DIY مینوفیکچررز آسانی سے لاگو کر سکتے ہیں۔ نسبتاً سادگی اور پیداوار کی کم لاگت کی وجہ سے، ان بستروں کے اپنے دھاتی ہم منصبوں پر کئی اہم فوائد ہیں:

• کمپن دوغلوں کے لیے زیادہ ڈیمپنگ گتانک؛
• کم تھرمل چالکتا، بستر کی کم سے کم تھرمل اخترتی کو یقینی بنانا؛
• اعلی سنکنرن مزاحمت؛
• اندرونی دباؤ کی عدم موجودگی۔

3.1.4.3. Soft Bearing Machine Supports Made Using Cylindrical Springs

An example of a Soft Bearing balancing machine, in which cylindrical compression springs are used in the design of the supports, is shown in Figure 3.9. The main drawback of this design solution is related to the varying degrees of spring deformation in the front and rear supports, which occurs if the loads on the supports are unequal during the balancing of asymmetrical rotors. This naturally leads to misalignment of the supports and skewing of the rotor axis in the vertical plane. One of the negative consequences of this defect may be the emergence of forces that cause the rotor to shift axially during rotation.

Fig. 3.9. Soft Bearing Support Construction Variant for Balancing Machines Using Cylindrical Springs.

3.1.4.4 مشینوں کے لیے ہارڈ بیئرنگ سپورٹ کرتا ہے۔

جیسا کہ کلائنٹس کے ساتھ ہمارا وسیع تجربہ ظاہر کرتا ہے، خود ساختہ بیلنسر مینوفیکچررز کے ایک اہم حصے نے حال ہی میں سخت سپورٹ کے ساتھ ہارڈ بیئرنگ مشینوں کو ترجیح دینا شروع کر دی ہے۔ سیکشن 2.2 میں، اعداد و شمار 2.16 - 2.18 مشینوں کے مختلف ساختی ڈیزائنوں کی تصاویر دکھاتے ہیں جو اس طرح کی معاونت کو استعمال کرتی ہیں۔ ایک سخت سپورٹ کا ایک عام خاکہ، جو ہمارے ایک کلائنٹ نے اپنی مشین کی تعمیر کے لیے تیار کیا ہے، تصویر 3.10 میں پیش کیا گیا ہے۔ یہ سپورٹ ایک فلیٹ اسٹیل پلیٹ پر مشتمل ہوتا ہے جس میں P کی شکل کی نالی ہوتی ہے، جو روایتی طور پر سپورٹ کو "سخت" اور "لچکدار" حصوں میں تقسیم کرتی ہے۔ عدم توازن کی قوت کے زیر اثر، سپورٹ کا "لچکدار" حصہ اپنے "سخت" حصے کی نسبت بگاڑ سکتا ہے۔ اس اخترتی کی شدت، جس کا تعین سپورٹ کی موٹائی، نالیوں کی گہرائی، اور سپورٹ کے "لچکدار" اور "سخت" حصوں کو جوڑنے والے پل کی چوڑائی سے ہوتا ہے، مشین کے ماپنے کے نظام کے مناسب سینسر کا استعمال کرتے ہوئے ماپا جا سکتا ہے۔ اس طرح کے سپورٹس کی ٹرانسورس سختی کا حساب لگانے کے لیے طریقہ کی کمی کی وجہ سے، P-شکل کی نالی کی گہرائی h، پل کی چوڑائی t، اور ساتھ ہی سپورٹ r کی موٹائی (تصویر 3.10 دیکھیں)، ڈیزائن کے یہ پیرامیٹرز عام طور پر ڈیولپرز کے ذریعے تجرباتی طور پر طے کیے جاتے ہیں۔.

Fig. 3.10. Sketch of Hard Bearing Support for Balancing Machine

ہمارے کلائنٹس کی اپنی مشینوں کے لیے تیار کردہ اس طرح کے تعاون کے مختلف نفاذ کو ظاہر کرنے والی تصاویر، اعداد و شمار 3.11 اور 3.12 میں پیش کی گئی ہیں۔ ہمارے متعدد کلائنٹس سے حاصل کردہ ڈیٹا کا خلاصہ کرتے ہوئے جو مشین مینوفیکچررز ہیں، سپورٹ کی موٹائی کے لیے تقاضے، مختلف سائز کی مشینوں اور بوجھ کی صلاحیتوں کے لیے مرتب کیے جا سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر، 0.1 سے 50-100 کلوگرام وزنی روٹرز کو متوازن کرنے کے لیے مشینوں کے لیے، سپورٹ کی موٹائی 20 ملی میٹر ہو سکتی ہے۔.

Fig. 3.11. Hard Bearing Supports for Balancing Machine, Manufactured by A. Sinitsyn

Fig. 3.12. Hard Bearing Support for Balancing Machine, Manufactured by D. Krasilnikov

متوازن روٹر ماس والی مشینوں کے لیے جن کا وزن 300 - 500 کلوگرام سے زیادہ نہ ہو، سپورٹ کی موٹائی 30 - 40 ملی میٹر تک بڑھائی جا سکتی ہے، اور 1000 سے 3000 کلوگرام تک زیادہ سے زیادہ ماس والے روٹرز کو بیلنس کرنے کے لیے تیار کی گئی مشینوں کے لیے، سپورٹ کی موٹائی 50 - 60 ملی میٹر تک پہنچ سکتی ہے۔ جیسا کہ اوپر بیان کردہ سپورٹس کی متحرک خصوصیات کے تجزیے سے پتہ چلتا ہے، ان کی قدرتی کمپن فریکوئنسی، ٹرانسورس جہاز ("لچکدار" اور "سخت" حصوں کی نسبتہ خرابیوں کی پیمائش کا طیارہ) میں ماپا جاتا ہے، عام طور پر 100 ہرٹز یا اس سے زیادہ ہوتا ہے۔ ہارڈ بیئرنگ سپورٹ کی قدرتی وائبریشن فریکوئنسی سامنے والے جہاز میں کھڑی ہوتی ہے، جو متوازن روٹر کی گردش کے محور کے موافق سمت میں ماپا جاتا ہے، عام طور پر نمایاں طور پر کم ہوتا ہے۔ اور مشین پر متوازن گھومنے والے روٹرز کے لیے آپریٹنگ فریکوئنسی رینج کی اوپری حد کا تعین کرتے وقت ان فریکوئنسیوں کو بنیادی طور پر سمجھا جانا چاہیے۔ جیسا کہ اوپر بیان کیا گیا ہے، ان تعدد کا تعین سیکشن 3.1 میں بیان کردہ اثر جوش طریقہ سے کیا جا سکتا ہے۔.

3.2. Supporting Assemblies of Balancing Machines

3.2.1. Main Types of Supporting Assemblies

In the manufacture of both Hard Bearing and Soft Bearing balancing machines, the following well-known types of supporting assemblies, used for the installation and rotation of balanced rotors on supports, can be recommended, including:

• Prismatic supporting assemblies;
• Supporting assemblies with rotating rollers;
• Spindle supporting assemblies.

3.2.1.1. Prismatic Supporting Assemblies

یہ اسمبلیاں، جن میں ڈیزائن کے مختلف اختیارات ہوتے ہیں، عام طور پر چھوٹی اور درمیانے درجے کی مشینوں کے سپورٹ پر نصب ہوتے ہیں، جن پر 50 - 100 کلوگرام سے زیادہ وزن والے روٹرز کو متوازن کیا جا سکتا ہے۔ پرزمیٹک سپورٹنگ اسمبلی کے آسان ترین ورژن کی ایک مثال شکل 3.13 میں پیش کی گئی ہے۔ یہ معاون اسمبلی سٹیل سے بنی ہے اور ٹربائن بیلنسنگ مشین پر استعمال ہوتی ہے۔ چھوٹی اور درمیانے درجے کی بیلنسنگ مشینوں کے متعدد مینوفیکچررز، جب پرزمیٹک سپورٹنگ اسمبلیاں تیار کرتے ہیں، تو غیر دھاتی مواد (ڈائی الیکٹرکس) جیسے ٹیکسٹولائٹ، فلورو پلاسٹک، کیپرولن وغیرہ استعمال کرنے کو ترجیح دیتے ہیں۔.

3.13. Execution Variant of Prismatic Supporting Assembly, Used on a Balancing Machine for Automobile Turbines

اسی طرح کی معاون اسمبلیاں (اوپر تصویر 3.8 دیکھیں) کو لاگو کیا گیا ہے، مثال کے طور پر، G. Glazov نے اپنی مشین میں، جس کا مقصد آٹوموبائل ٹربائنز کو متوازن کرنا بھی ہے۔ فلورو پلاسٹک سے بنا پرزمیٹک سپورٹنگ اسمبلی کا اصل تکنیکی حل (شکل 3.14 دیکھیں)، ایل ایل سی "ٹیکنو بیلنس" کے ذریعہ تجویز کیا گیا ہے۔.

تصویر 3.14۔ ایل ایل سی "ٹیکنو بیلنس" کے ذریعہ پرزمیٹک سپورٹ اسمبلی"

یہ خاص معاون اسمبلی دو بیلناکار آستین 1 اور 2 کا استعمال کرتے ہوئے بنائی گئی ہے، جو ایک دوسرے کے زاویے پر نصب ہیں اور معاون محوروں پر طے کی گئی ہیں۔ متوازن روٹر سلنڈروں کی پیدا کرنے والی لائنوں کے ساتھ آستین کی سطحوں سے رابطہ کرتا ہے، جو روٹر شافٹ اور سپورٹ کے درمیان رابطے کے علاقے کو کم کرتا ہے، نتیجتاً سپورٹ میں رگڑ کی قوت کو کم کرتا ہے۔ اگر ضروری ہو تو، روٹر شافٹ کے ساتھ رابطے کے علاقے میں سپورٹ کی سطح کو پہننے یا نقصان پہنچنے کی صورت میں، آستین کو اپنے محور کے گرد کچھ زاویے سے گھما کر پہننے کے معاوضے کا امکان فراہم کیا جاتا ہے۔ واضح رہے کہ غیر دھاتی مواد سے بنی معاون اسمبلیوں کا استعمال کرتے وقت، مشین کے جسم میں متوازن روٹر کو گراؤنڈ کرنے کا ساختی امکان فراہم کرنا ضروری ہے، جو آپریشن کے دوران ہونے والے طاقتور جامد بجلی کے چارجز کے خطرے کو ختم کرتا ہے۔ یہ، سب سے پہلے، بجلی کی مداخلت اور خلل کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے جو مشین کے ماپنے کے نظام کی کارکردگی کو متاثر کر سکتا ہے، اور دوسرا، جامد بجلی کے عمل سے اہلکاروں کے متاثر ہونے کے خطرے کو ختم کرتا ہے۔.

3.2.1.2. Roller Supporting Assemblies

یہ اسمبلیاں عام طور پر 50 کلوگرام اور اس سے زیادہ وزن والے روٹرز کو متوازن کرنے کے لیے تیار کی گئی مشینوں کی مدد پر لگائی جاتی ہیں۔ ان کا استعمال پرزمیٹک سپورٹ کے مقابلے سپورٹ میں رگڑ کی قوتوں کو نمایاں طور پر کم کرتا ہے، جو متوازن روٹر کی گردش کو آسان بناتا ہے۔ مثال کے طور پر، شکل 3.15 ایک معاون اسمبلی کے ڈیزائن کی مختلف شکل کو ظاہر کرتا ہے جہاں پروڈکٹ کی پوزیشننگ کے لیے رولرس استعمال کیے جاتے ہیں۔ اس ڈیزائن میں، معیاری رولنگ بیرنگ کو رولرس 1 اور 2 کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جن کے بیرونی حلقے مشین کے سپورٹ 3 کے باڈی میں متعین سٹیشنری محوروں پر گھومتے ہیں۔ شکل 3.16 میں رولر سپورٹنگ اسمبلی کے زیادہ پیچیدہ ڈیزائن کا خاکہ دکھایا گیا ہے جسے ان کے پراجیکٹ میں لاگو کیا گیا سیلف ماڈی مشین بنانے والے میں سے ایک۔ جیسا کہ ڈرائنگ سے دیکھا گیا ہے، رولر کی بوجھ کی صلاحیت کو بڑھانے کے لیے (اور اس کے نتیجے میں مجموعی طور پر معاون اسمبلی)، رولر باڈی 3 میں رولنگ بیرنگ 1 اور 2 کا ایک جوڑا نصب کیا گیا ہے۔ اس ڈیزائن کا عملی نفاذ، اس کے تمام واضح فوائد کے باوجود، ایک پیچیدہ کام معلوم ہوتا ہے، جس سے جڑی ہوئی باڈی کے لیے بہت زیادہ رولر کی ضرورت ہوتی ہے۔ جیومیٹرک درستگی اور مواد کی مکینیکل خصوصیات کو مسلط کیا گیا ہے۔.

Fig. 3.15. Example of Roller Supporting Assembly Design

Fig. 3.16. Example of Roller Supporting Assembly Design with Two Rolling Bearings

شکل 3.17 ایل ایل سی "ٹیکنو بیلنس" کے ماہرین کے ذریعہ تیار کردہ سیلف الائننگ رولر سپورٹنگ اسمبلی کے ڈیزائن کی مختلف شکل پیش کرتا ہے۔ اس ڈیزائن میں، رولرس کی خود سیدھ میں لانے کی صلاحیت انہیں دو اضافی ڈگریوں کی آزادی فراہم کر کے حاصل کی جاتی ہے، جس سے رولرس X اور Y محور کے گرد چھوٹی کونیی حرکتیں کر سکتے ہیں۔ اس طرح کی معاون اسمبلیاں، متوازن روٹرز کی تنصیب میں اعلیٰ درستگی کو یقینی بناتی ہیں، عام طور پر بھاری بیلنسنگ مشینوں کے استعمال کے لیے تجویز کی جاتی ہیں۔.

Fig. 3.17. Example of Self-Aligning Roller Supporting Assembly Design

As mentioned earlier, roller support assemblies typically have fairly high requirements for precision manufacturing and rigidity. In particular, the tolerances set for radial runout of the rollers should not exceed 3-5 microns.

عملی طور پر، یہ ہمیشہ معروف مینوفیکچررز کی طرف سے بھی حاصل نہیں کیا جاتا ہے. مثال کے طور پر، مصنف کی جانب سے بیلنسنگ مشین ماڈل H8V، برانڈ "K. Shenk" کے لیے اسپیئر پارٹس کے طور پر خریدے گئے نئے رولر سپورٹ اسمبلیوں کے سیٹ کے ریڈیل رن آؤٹ کی جانچ کے دوران، ان کے رولرز کا ریڈیل رن آؤٹ 10-11 مائکرون تک پہنچ گیا۔.

3.2.1.3. Spindle Supporting Assemblies

When balancing rotors with flange mounting (for example, cardan shafts) on balancing machines, spindles are used as supporting assemblies for positioning, mounting, and rotation of the balanced products.

Spindles are one of the most complex and critical components of balancing machines, largely responsible for achieving the required balancing quality.

اسپنڈلز کی ڈیزائننگ اور مینوفیکچرنگ کا نظریہ اور عمل کافی اچھی طرح سے تیار کیا گیا ہے اور اس کی عکاسی وسیع پیمانے پر اشاعتوں میں ہوتی ہے، جن میں سے، مونوگراف "میٹل کٹنگ مشین ٹولز کی تفصیلات اور طریقہ کار" [1]، جسے ڈاکٹر انجینئر نے ترمیم کیا ہے۔ DN Reshetov، ڈویلپرز کے لیے سب سے زیادہ مفید اور قابل رسائی کے طور پر کھڑا ہے۔.

Among the main requirements that should be considered in the design and manufacturing of balancing machine spindles, the following should be prioritized:

a) Providing high rigidity of the spindle assembly structure sufficient to prevent unacceptable deformations that may occur under the influence of unbalance forces of the balanced rotor;

b) Ensuring the stability of the spindle rotation axis position, characterized by permissible values of radial, axial, and axial runouts of the spindle;

c) Ensuring proper wear resistance of the spindle journals, as well as its seating and supporting surfaces used for mounting balanced products.

ان تقاضوں کا عملی نفاذ کام کے سیکشن VI "تکلا اور ان کی حمایت" میں تفصیل سے بتایا گیا ہے [1]۔.

In particular, there are methodologies for verifying the rigidity and rotational accuracy of spindles, recommendations for selecting bearings, choosing spindle material and methods of its hardening, as well as much other useful information on this topic.

Work [1] notes that in the design of spindles for most types of metal-cutting machine tools, a two-bearing scheme is mainly used.

An example of the design variant of such a two-bearing scheme used in milling machine spindles (details can be found in work [1]) is shown in Fig. 3.18.

This scheme is quite suitable for the manufacture of balancing machine spindles, examples of design variants of which are shown below in Figures 3.19-3.22.

Fig. 3.18. Sketch of a Two-Bearing Milling Machine Spindle

Figure 3.19 shows one of the design variants of the leading spindle assembly of a balancing machine, rotating on two radial-thrust bearings, each of which has its own independent housing 1 and 2. A flange 4, intended for flange mounting of a cardan shaft, and a pulley 5, used to transmit rotation to the spindle from the electric motor using a V-belt drive, are mounted on the spindle shaft 3.

Figure 3.19. Example of Spindle Design on Two Independent Bearing Supports

Figures 3.20 and 3.21 show two closely related designs of leading spindle assemblies. In both cases, the spindle bearings are installed in a common housing 1, which has a through axial hole necessary for installing the spindle shaft. At the entrance and exit of this hole, the housing has special bores (not shown in the figures), designed to accommodate radial thrust bearings (roller or ball) and special flange covers 5, used to secure the outer rings of the bearings.

Figure 3.20. Example 1 of a Leading Spindle Design on Two Bearing Supports Installed in a Common Housing

Figure 3.21. Example 2 of a Leading Spindle Design on Two Bearing Supports Installed in a Common Housing

As in the previous version (see Fig. 3.19), a faceplate 2 is installed on the spindle shaft, intended for flange mounting of the drive shaft, and a pulley 3, used to transmit rotation to the spindle from the electric motor via a belt drive. A limb 4 is also fixed to the spindle shaft, which is used to determine the angular position of the spindle, utilized when installing test and corrective weights on the rotor during balancing.

Figure 3.22. Example of a Design of a Driven (Rear) Spindle

Figure 3.22 shows a design variant of the driven (rear) spindle assembly of a machine, which differs from the leading spindle only by the absence of the drive pulley and limb, as they are not needed.

شکل 3.23۔ کارفرما (رئیر) سپنڈل کے ڈیزائن پر عمل درآمد کی مثال

As seen in Figures 3.20 – 3.22, the spindle assemblies discussed above are attached to the Soft Bearing supports of balancing machines using special clamps (straps) 6. Other methods of attachment can also be used if necessary, ensuring proper rigidity and precision in positioning the spindle assembly on the support.

Figure 3.23 illustrates a design of flange mounting similar to that spindle, which can be used for its installation on a Hard Bearing support of a balancing machine.

3.2.1.3.4 تکلی کی سختی اور ریڈیل رن آؤٹ کا حساب لگانا

سپنڈل کی سختی اور متوقع ریڈیل رن آؤٹ کا تعین کرنے کے لیے، فارمولہ 3.4 استعمال کیا جا سکتا ہے (شکل 3.24 میں کیلکولیشن سکیم دیکھیں):

where:

• Y - سپنڈل کنسول کے آخر میں اسپنڈل کی لچکدار نقل مکانی، سینٹی میٹر؛;
• P - سپنڈل کنسول پر کام کرنے والا حساب شدہ بوجھ، کلوگرام؛;
• اے - تکلی کے پیچھے بیئرنگ سپورٹ؛;
• B - تکلی کی سامنے والی بیئرنگ سپورٹ؛;
• جی - سپنڈل کنسول کی لمبائی، سینٹی میٹر؛;
• c - سپنڈل کے سپورٹ A اور B کے درمیان فاصلہ، سینٹی میٹر؛;
• جے 1 - سپورٹ کے درمیان سپنڈل سیکشن کی جڑتا کا اوسط لمحہ، cm⁴؛;
• جے 2 - سپنڈل کنسول سیکشن کی جڑتا کا اوسط لمحہ، cm⁴؛;
• jB اور jA - سپنڈل کے اگلے اور پچھلے سپورٹ کے لیے بیرنگ کی سختی، بالترتیب، کلو/سینٹی میٹر۔.

فارمولہ 3.4 کو تبدیل کرکے، سپنڈل اسمبلی کی سختی کی مطلوبہ حسابی قدر jшп تعین کیا جا سکتا ہے:

درمیانے درجے کی بیلنسنگ مشینوں کے لیے کام کی سفارشات [1] پر غور کرتے ہوئے، یہ قدر 50 کلوگرام/µm سے کم نہیں ہونی چاہیے۔

ریڈیل رن آؤٹ کیلکولیشن کے لیے، فارمولہ 3.5 استعمال کیا جاتا ہے:

where:

• ∆ سپنڈل کنسول کے آخر میں ریڈیل رن آؤٹ ہے، µm؛
• ∆B فرنٹ سپنڈل بیئرنگ کا ریڈیل رن آؤٹ ہے، µm؛
• ∆A عقبی سپنڈل بیئرنگ کا ریڈیل رن آؤٹ ہے، µm؛
• g سپنڈل کنسول کی لمبائی ہے، سینٹی میٹر؛
• c سپنڈل کے سپورٹ A اور B کے درمیان فاصلہ ہے، cm۔

3.2.1.3.5 سپنڈل بیلنس کی ضروریات کو یقینی بنانا

بیلنسنگ مشینوں کی سپنڈل اسمبلیاں اچھی طرح سے متوازن ہونی چاہئیں، کیونکہ کوئی بھی اصل عدم توازن اضافی خرابی کے طور پر متوازن ہونے کی وجہ سے روٹر میں منتقل ہو جائے گا۔ سپنڈل کے بقایا عدم توازن کے لیے تکنیکی رواداری کا تعین کرتے وقت، عام طور پر یہ مشورہ دیا جاتا ہے کہ اس کے توازن کی درستگی کی کلاس مشین پر متوازن ہونے والی مصنوعات کی نسبت کم از کم 1 - 2 کلاس زیادہ ہونی چاہیے۔.

اوپر زیر بحث سپنڈلز کے ڈیزائن کی خصوصیات پر غور کرتے ہوئے، ان کا توازن دو طیاروں میں کیا جانا چاہیے۔

3.2.1.3.6 سپنڈل بیرنگ کے لیے بیئرنگ لوڈ کی صلاحیت اور پائیداری کی ضروریات کو یقینی بنانا

اسپنڈلز کو ڈیزائن کرتے وقت اور بیئرنگ کے سائز کا انتخاب کرتے وقت، ابتدائی طور پر بیرنگ کی پائیداری اور بوجھ کی صلاحیت کا جائزہ لینے کا مشورہ دیا جاتا ہے۔ ان حسابات کو انجام دینے کے طریقہ کار کی تفصیل ISO 18855-94 (ISO 281-89) "رولنگ بیرنگ - ڈائنامک لوڈ ریٹنگز اور ریٹنگ لائف" [3] کے ساتھ ساتھ متعدد (بشمول ڈیجیٹل) رولنگ بیئرنگ ہینڈ بک میں دی جا سکتی ہے۔.

3.2.1.3.7 سپنڈل بیرنگ کی قابل قبول حرارت کے لیے ضروریات کو یقینی بنانا

کام کی سفارشات کے مطابق [1]، سپنڈل بیرنگ کے بیرونی حلقوں کی زیادہ سے زیادہ قابل اجازت حرارت 70°C سے زیادہ نہیں ہونی چاہیے۔ تاہم، اعلیٰ معیار کے توازن کو یقینی بنانے کے لیے، بیرونی حلقوں کی تجویز کردہ حرارت 40 - 45 ° C سے زیادہ نہیں ہونی چاہیے۔

3.2.1.3.8 سپنڈل کے لیے بیلٹ ڈرائیو کی قسم اور ڈرائیو پللی کا ڈیزائن منتخب کرنا

بیلنسنگ مشین کے ڈرائیونگ سپنڈل کو ڈیزائن کرتے وقت، فلیٹ بیلٹ ڈرائیو کا استعمال کرتے ہوئے اس کی گردش کو یقینی بنانے کی سفارش کی جاتی ہے۔ سپنڈل آپریشن کے لیے اس طرح کی ڈرائیو کے صحیح استعمال کی ایک مثال پیش کی گئی ہے۔ اعداد و شمار 3.20 اور 3.23. وی بیلٹ یا ٹوتھڈ بیلٹ ڈرائیوز کا استعمال ناپسندیدہ ہے، کیونکہ یہ بیلٹ اور پللیوں میں ہندسی غلطیوں کی وجہ سے سپنڈل پر اضافی متحرک بوجھ لگا سکتے ہیں، جس کے نتیجے میں بیلنسنگ کے دوران پیمائش کی اضافی غلطیاں ہو سکتی ہیں۔ فلیٹ ڈرائیو بیلٹ کے لیے پلیوں کے لیے تجویز کردہ تقاضے ISO 17383-73 "فلیٹ ڈرائیو بیلٹ کے لیے پلیز" [4] میں بیان کیے گئے ہیں۔.

ڈرائیو پللی کو اسپنڈل کے پچھلے سرے پر رکھا جانا چاہیے، جتنا ممکن ہو بیئرنگ اسمبلی کے قریب ہو (کم سے کم ممکنہ اوور ہینگ کے ساتھ)۔ گھرنی کی اوور ہینگنگ پلیسمنٹ کے لیے ڈیزائن کا فیصلہ، جس میں اسپنڈل کی تیاری میں بنایا گیا ہے۔ شکل 3.19، کو ناکام سمجھا جا سکتا ہے، کیونکہ یہ سپنڈل سپورٹ پر متحرک ڈرائیو لوڈ کے عمل کو نمایاں طور پر بڑھاتا ہے۔

اس ڈیزائن کی ایک اور اہم خرابی وی بیلٹ ڈرائیو کا استعمال ہے، مینوفیکچرنگ اور اسمبلی کی غلطیاں بھی اسپنڈل پر ناپسندیدہ اضافی بوجھ کا ذریعہ بن سکتی ہیں۔

3.3 بستر فریم)

بیڈ بیلنسنگ مشین کا بنیادی معاون ڈھانچہ ہے، جس پر اس کے اہم عناصر کی بنیاد ہے، بشمول سپورٹ پوسٹس اور ڈرائیو موٹر۔ بیلنسنگ مشین کے بیڈ کو منتخب کرتے یا تیار کرتے وقت، یہ یقینی بنانا ضروری ہے کہ یہ متعدد تقاضوں کو پورا کرتا ہے، بشمول ضروری سختی، جیومیٹرک درستگی، کمپن مزاحمت، اور اس کے گائیڈز کی پہننے کی مزاحمت۔

پریکٹس سے پتہ چلتا ہے کہ جب اپنی ضروریات کے لیے مشینیں تیار کرتے ہیں، تو بستر کے درج ذیل اختیارات سب سے زیادہ استعمال ہوتے ہیں:

• استعمال شدہ دھاتی کاٹنے والی مشینوں سے کاسٹ آئرن بیڈز (لیتھز، لکڑی کے کام وغیرہ)؛
• چینلز کی بنیاد پر اسمبل شدہ بیڈز، بولٹ کنکشن کا استعمال کرتے ہوئے جمع کیے گئے؛
• چینلز پر مبنی ویلڈڈ بیڈ؛
• کمپن کو جذب کرنے والی کوٹنگز کے ساتھ پولیمر کنکریٹ کے بستر۔

شکل 3.25۔ کارڈن شافٹ کو بیلنس کرنے کے لیے مشین بنانے کے لیے استعمال شدہ ووڈ ورکنگ مشین بیڈ کے استعمال کی مثال۔

3.4 بیلنسنگ مشینوں کے لیے ڈرائیوز

جیسا کہ ہمارے کلائنٹس کی طرف سے بیلنسنگ مشینوں کی تیاری میں استعمال کیے جانے والے ڈیزائن سلوشنز کا تجزیہ ظاہر کرتا ہے، وہ بنیادی طور پر ڈرائیوز کے ڈیزائن کے دوران متغیر فریکوئنسی ڈرائیوز سے لیس AC موٹرز کے استعمال پر توجہ مرکوز کرتے ہیں۔ یہ نقطہ نظر کم سے کم لاگت کے ساتھ متوازن روٹرز کے لئے ایڈجسٹ گردش کی رفتار کی ایک وسیع رینج کی اجازت دیتا ہے۔ متوازن روٹرز کو گھمانے کے لیے استعمال ہونے والی مین ڈرائیو موٹرز کی طاقت کا انتخاب عام طور پر ان روٹرز کے بڑے پیمانے پر کیا جاتا ہے اور تقریباً یہ ہو سکتا ہے:

• 0.25 - 0.72 کلو واٹ مشینوں کے لیے جو روٹرز کو بیلنس کرنے کے لیے ڈیزائن کی گئی ہیں جن کا وزن ≤ 5 کلوگرام ہے۔;
• 0.72 - 1.2 کلو واٹ ان مشینوں کے لیے جو روٹرز کو بیلنس کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے جس کا وزن 5 ≤ 50 کلوگرام ہے؛;
• 1.2 - 1.5 کلو واٹ مشینوں کے لیے جو روٹرز کو بیلنس کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے بڑے پیمانے پر > 50 ≤ 100 کلوگرام؛;
• 1.5 - 2.2 کلو واٹ مشینوں کے لیے جو روٹرز کو بیلنس کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے جس کا وزن 100 ≤ 500 کلوگرام ہے؛;
• 500 ≤ 1000 کلوگرام کے ساتھ روٹرز کو متوازن کرنے کے لیے ڈیزائن کردہ مشینوں کے لیے 2.2 - 5 کلو واٹ؛;
• 1000 ≤ 3000 کلوگرام کے ساتھ روٹرز کو بیلنس کرنے کے لیے ڈیزائن کردہ مشینوں کے لیے 5 - 7.5 کلو واٹ۔.

ان موٹروں کو مشین کے بستر یا اس کی بنیاد پر سختی سے نصب کیا جانا چاہئے۔ مشین پر انسٹال کرنے سے پہلے (یا انسٹالیشن سائٹ پر)، مین ڈرائیو موٹر، اس کے آؤٹ پٹ شافٹ پر لگائی گئی گھرنی کے ساتھ، احتیاط سے متوازن ہونا چاہیے۔ متغیر فریکوئنسی ڈرائیو کی وجہ سے برقی مقناطیسی مداخلت کو کم کرنے کے لیے، اس کے ان پٹ اور آؤٹ پٹ پر نیٹ ورک فلٹرز کو انسٹال کرنے کی سفارش کی جاتی ہے۔ یہ معیاری آف دی شیلف پروڈکٹس ہو سکتے ہیں جو ڈرائیوز کے مینوفیکچررز کے ذریعے فراہم کیے جاتے ہیں یا فیرائٹ رِنگز کا استعمال کرتے ہوئے بنائے گئے گھریلو فلٹرز۔

4. Measuring Systems of Balancing Machines

بیلنسنگ مشینوں کے زیادہ تر شوقیہ مینوفیکچررز، جو ایل ایل سی "کائنی میٹکس" (وائبرومیرا) سے رابطہ کرتے ہیں، اپنے ڈیزائن میں ہماری کمپنی کے تیار کردہ "بیلنسیٹ" سیریز کے پیمائشی نظام کو استعمال کرنے کا ارادہ رکھتے ہیں۔ تاہم، کچھ ایسے صارفین بھی ہیں جو اس طرح کے پیمائشی نظام کو آزادانہ طور پر تیار کرنے کا ارادہ رکھتے ہیں۔ لہذا، توازن مشین کے لیے پیمائش کے نظام کی تعمیر پر مزید تفصیل سے بات کرنا سمجھ میں آتا ہے۔ ان سسٹمز کے لیے بنیادی ضرورت وائبریشنل سگنل کے گردشی جزو کے طول و عرض اور مرحلے کی اعلیٰ درستگی کی پیمائش فراہم کرنے کی ضرورت ہے، جو متوازن روٹر کی گردش کی فریکوئنسی پر ظاہر ہوتا ہے۔ یہ مقصد عام طور پر تکنیکی حل کے امتزاج سے حاصل کیا جاتا ہے، بشمول:

• Use of vibration sensors with a high signal conversion coefficient;
• Use of modern laser phase angle sensors;
• Creation (or use) of hardware that allows for the amplification and digital conversion of sensor signals (primary signal processing);
• وائبریشنل سگنل کی سافٹ ویئر پروسیسنگ کا نفاذ، جو متوازن روٹر (ثانوی پروسیسنگ) کی گردش کی فریکوئنسی پر ظاہر ہونے والے وائبریشنل سگنل کے گردشی جزو کے اعلی ریزولوشن اور مستحکم نکالنے کی اجازت دیتا ہے۔.

ذیل میں، ہم اس طرح کے تکنیکی حلوں کی معروف قسموں پر غور کرتے ہیں، جو متعدد معروف توازن سازی کے آلات میں لاگو ہوتے ہیں۔.

4.1. Selection of Vibration Sensors

In the measurement systems of balancing machines, various types of vibration sensors (transducers) can be used, including:

• Vibration acceleration sensors (accelerometers);
• Vibration velocity sensors;
• Vibration displacement sensors;
• Force sensors.

4.1.1. Vibration Acceleration Sensors

وائبریشن ایکسلریشن سینسرز میں، پیزو اور کیپسیٹیو (چپ) ایکسلرومیٹر سب سے زیادہ استعمال ہوتے ہیں، جو سافٹ بیئرنگ ٹائپ بیلنسنگ مشینوں میں مؤثر طریقے سے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ عملی طور پر، 10 سے 30 mV/(m/s²) تک کے کنورژن کوفیشینٹس (Kpr) کے ساتھ وائبریشن ایکسلریشن سینسر استعمال کرنا عام طور پر جائز ہے۔ بیلنسنگ مشینوں میں جو خاص طور پر اعلی توازن درستگی کی ضرورت ہوتی ہے، یہ مشورہ دیا جاتا ہے کہ Kpr 100 mV/(m/s²) اور اس سے اوپر کی سطح تک پہنچنے والے ایکسلرومیٹر استعمال کریں۔ piezo accelerometers کی ایک مثال کے طور پر جو مشینوں کو بیلنس کرنے کے لیے وائبریشن سینسر کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے، شکل 4.1 DN3M1 اور DN3M1V6 پائیزو ایکسلرومیٹر دکھاتا ہے جو LLC "Izmeritel" کے تیار کردہ ہیں۔.

Figure 4.1. Piezo Accelerometers DN 3M1 and DN 3M1V6

To connect such sensors to vibration measuring instruments and systems, it is necessary to use external or built-in charge amplifiers.

شکل 4.2۔ Capacitive Accelerometers AD1 LLC "Kinematics" (Vibromera) کے ذریعہ تیار کردہ

It should be noted that these sensors, which include widely used market boards of capacitive accelerometers ADXL 345 (see Figure 4.3), have several significant advantages over piezo accelerometers. Specifically, they are 4 to 8 times cheaper with similar technical characteristics. Moreover, they do not require the use of costly and finicky charge amplifiers needed for piezo accelerometers.

In cases where both types of accelerometers are used in the measurement systems of balancing machines, hardware integration (or double integration) of the sensor signals is usually performed.

Figure 4.2. Capacitive Accelerometers AD 1, assembled.

شکل 4.2۔ Capacitive Accelerometers AD1 LLC "Kinematics" (Vibromera) کے ذریعہ تیار کردہ

It should be noted that these sensors, which include widely used market boards of capacitive accelerometers ADXL 345 (see Figure 4.3), have several significant advantages over piezo accelerometers. Specifically, they are 4 to 8 times cheaper with similar technical characteristics. Moreover, they do not require the use of costly and finicky charge amplifiers needed for piezo accelerometers.

Figure 4.3. Capacitive accelerometer board ADXL 345.

In this case, the initial sensor signal, proportional to vibrational acceleration, is accordingly transformed into a signal proportional to vibrational velocity or displacement. The procedure of double integration of the vibration signal is particularly relevant when using accelerometers as part of the measuring systems for low-speed balancing machines, where the lower rotor rotation frequency range during balancing can reach 120 rpm and below. When using capacitive accelerometers in the measuring systems of balancing machines, it should be considered that after integration, their signals may contain low-frequency interference, manifesting in the frequency range from 0.5 to 3 Hz. This may limit the lower frequency range of balancing on machines intended to use these sensors.

4.1.2. Vibration Velocity Sensors

4.1.2.1. Inductive Vibration Velocity Sensors.

These sensors include an inductive coil and a magnetic core. When the coil vibrates relative to a stationary core (or the core relative to a stationary coil), an EMF is induced in the coil, the voltage of which is directly proportional to the vibration velocity of the movable element of the sensor. The conversion coefficients (Кпр) of inductive sensors are usually quite high, reaching several tens or even hundreds of mV/mm/sec. In particular, the conversion coefficient of the Schenck model T77 sensor is 80 mV/mm/sec, and for the IRD Mechanalysis model 544M sensor, it is 40 mV/mm/sec. In some cases (for example, in Schenck balancing machines), special highly sensitive inductive vibration velocity sensors with a mechanical amplifier are used, where Кпр can exceed 1000 mV/mm/sec. If inductive vibration velocity sensors are used in the measuring systems of balancing machines, hardware integration of the electrical signal proportional to vibration velocity can also be performed, converting it into a signal proportional to vibration displacement.

Figure 4.4. Model 544M sensor by IRD Mechanalysis.

Figure 4.5. Model T77 sensor by Schenck

It should be noted that due to the labor intensity of their production, inductive vibration velocity sensors are quite scarce and expensive items. Therefore, despite the obvious advantages of these sensors, amateur manufacturers of balancing machines use them very rarely.

4.2. Phase Angle Sensors

متوازن روٹر کے گردشی زاویہ کے ساتھ کمپن کی پیمائش کے عمل کو ہم آہنگ کرنے کے لیے، فیز اینگل سینسر، جیسے لیزر (فوٹو الیکٹرک) یا انڈکٹیو سینسر استعمال کیے جاتے ہیں۔ یہ سینسرز ملکی اور بین الاقوامی پروڈیوسروں کے ذریعے مختلف ڈیزائنوں میں تیار کیے جاتے ہیں۔ ان سینسرز کی قیمت کی حد تقریباً 40 سے 200 ڈالرز تک نمایاں طور پر مختلف ہو سکتی ہے۔ اس طرح کے آلے کی ایک مثال "Diamex" کی طرف سے تیار کردہ فیز اینگل سینسر ہے، جسے شکل 4.11 میں دکھایا گیا ہے۔.

شکل 4.11: فیز اینگل سینسر بذریعہ "Diamex""

ایک اور مثال کے طور پر، شکل 4.12 LLC "Kinematics" (Vibromera) کے ذریعے نافذ کردہ ایک ماڈل کو دکھاتا ہے، جس میں چین میں بنائے گئے DT 2234C ماڈل کے لیزر ٹیکو میٹر کو فیز اینگل سینسر کے طور پر استعمال کیا گیا ہے۔. The obvious advantages of this sensor include:

• A wide operating range, allowing measurement of rotor rotation frequency from 2.5 to 99,999 revolutions per minute, with a resolution of no less than one revolution;
• Digital display;
• Ease of setting up the tachometer for measurements;
• Affordability and low market cost;
• Relative simplicity of modification for integration into the measuring system of a balancing machine.

Figure 4.12: Laser Tachometer Model DT 2234C

بعض صورتوں میں، جب آپٹیکل لیزر سینسرز کا استعمال کسی بھی وجہ سے ناپسندیدہ ہوتا ہے، تو انہیں انڈکٹیو نان کنٹیکٹ ڈسپلیسمنٹ سینسرز سے تبدیل کیا جا سکتا ہے، جیسا کہ پہلے ذکر کردہ ISAN E41A ماڈل یا دیگر مینوفیکچررز سے ملتی جلتی مصنوعات۔

4.3 وائبریشن سینسرز میں سگنل پروسیسنگ کی خصوصیات

توازن کے سازوسامان میں کمپن سگنل کے گردشی جزو کے طول و عرض اور مرحلے کی درست پیمائش کے لیے، عام طور پر ہارڈ ویئر اور سافٹ ویئر پروسیسنگ ٹولز کا مجموعہ استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ ٹولز قابل بناتے ہیں:

• سینسر کے اینالاگ سگنل کی براڈ بینڈ ہارڈویئر فلٹرنگ؛;
• سینسر کے ینالاگ سگنل کو بڑھانا؛;
• اینالاگ سگنل کا انضمام اور/یا ڈبل انضمام (اگر ضروری ہو)؛
• ٹریکنگ فلٹر کا استعمال کرتے ہوئے اینالاگ سگنل کی تنگ بینڈ فلٹرنگ؛
• سگنل کی ینالاگ سے ڈیجیٹل تبدیلی؛
• ڈیجیٹل سگنل کی ہم وقت ساز فلٹرنگ؛
• ڈیجیٹل سگنل کا ہارمونک تجزیہ۔

4.3.1 براڈ بینڈ سگنل فلٹرنگ

یہ طریقہ کار ممکنہ مداخلتوں کے وائبریشن سینسر سگنل کو صاف کرنے کے لیے ضروری ہے جو آلے کی فریکوئنسی رینج کے نچلے اور اوپری دونوں حصوں پر ہو سکتا ہے۔ بیلنسنگ مشین کے ماپنے والے آلے کے لیے یہ مشورہ دیا جاتا ہے کہ وہ بینڈ پاس فلٹر کی نچلی حد کو 2-3 ہرٹز اور اوپری حد کو 50 (100) ہرٹز پر سیٹ کرے۔ "لوئر" فلٹرنگ کم فریکوئنسی شور کو دبانے میں مدد کرتا ہے جو مختلف قسم کے سینسر کی پیمائش کرنے والے ایمپلیفائرز کے آؤٹ پٹ پر ظاہر ہو سکتے ہیں۔ "اوپر" فلٹرنگ مشین کے انفرادی مکینیکل اجزاء کے امتزاج کی تعدد اور ممکنہ گونج والی کمپن کی وجہ سے مداخلت کے امکان کو ختم کرتی ہے۔.

4.3.2 سینسر سے ینالاگ سگنل کو بڑھانا

اگر بیلنسنگ مشین کے ماپنے کے نظام کی حساسیت کو بڑھانے کی ضرورت ہو تو، کمپن سینسر سے پیمائش کرنے والے یونٹ کے ان پٹ تک سگنلز کو بڑھایا جا سکتا ہے۔ مستقل فائدہ کے ساتھ معیاری ایمپلیفائر اور ملٹی اسٹیج ایمپلیفائر، جن کا فائدہ سینسر سے حقیقی سگنل کی سطح کے لحاظ سے پروگرام کے لحاظ سے تبدیل کیا جا سکتا ہے، استعمال کیا جا سکتا ہے۔ قابل پروگرام ملٹی اسٹیج ایمپلیفائر کی ایک مثال میں وولٹیج کی پیمائش کے کنورٹرز جیسے E154 یا E14-140 by LLC "L-Card" میں لاگو ایمپلیفائر شامل ہیں۔.

4.3.3 انضمام

جیسا کہ پہلے بتایا گیا ہے، بیلنسنگ مشینوں کے ماپنے کے نظام میں ہارڈویئر انٹیگریشن اور/یا وائبریشن سینسر سگنلز کے ڈبل انضمام کی سفارش کی جاتی ہے۔ اس طرح، ابتدائی ایکسلرومیٹر سگنل، وائبرو ایکسلریشن کے متناسب، وائبرو اسپیڈ (انٹیگریشن) یا وائبرو ڈسپلیسمنٹ (ڈبل انٹیگریشن) کے متناسب سگنل میں تبدیل ہو سکتا ہے۔ اسی طرح، انضمام کے بعد وائبرو اسپیڈ سینسر سگنل کو وائبرو ڈسپلیسمنٹ کے متناسب سگنل میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔

4.3.4 ٹریکنگ فلٹر کا استعمال کرتے ہوئے اینالاگ سگنل کی تنگ بینڈ فلٹرنگ

مداخلت کو کم کرنے اور بیلنسنگ مشینوں کے پیمائشی نظام میں وائبریشن سگنل پروسیسنگ کے معیار کو بہتر بنانے کے لیے، تنگ بینڈ ٹریکنگ فلٹرز استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ ان فلٹرز کی مرکزی فریکوئنسی روٹر کے ریوولیوشن سینسر سگنل کا استعمال کرتے ہوئے متوازن روٹر کی گردش کی فریکوئنسی کے مطابق خود بخود ہو جاتی ہے۔ جدید مربوط سرکٹس، جیسے MAX263, MAX264, MAX267, MAX268 by "MAXIM" ایسے فلٹرز بنانے کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔.

4.3.5 سگنلز کی ینالاگ سے ڈیجیٹل تبدیلی

اینالاگ سے ڈیجیٹل تبدیلی ایک اہم طریقہ کار ہے جو طول و عرض اور مرحلے کی پیمائش کے دوران وائبریشن سگنل پروسیسنگ کے معیار کو بہتر بنانے کے امکان کو یقینی بناتا ہے۔ یہ طریقہ کار توازن مشینوں کے تمام جدید پیمائشی نظاموں میں لاگو ہوتا ہے۔ ایسے ADCs کے موثر نفاذ کی ایک مثال میں LLC "L-Card" کے ذریعے وولٹیج کی پیمائش کرنے والے کنورٹرز کی قسم E154 یا E14-140 شامل ہیں، جو LLC "Kinematics" (Vibromera) کے ذریعے تیار کردہ بیلنسنگ مشینوں کے متعدد پیمائشی نظاموں میں استعمال ہوتے ہیں۔ مزید برآں، LLC "Kinematics" (Vibromera) کو "Arduino" کنٹرولرز، PIC18F4620 مائیکرو کنٹرولر بذریعہ "Microchip" اور اسی طرح کے آلات پر مبنی سستے مائکرو پروسیسر سسٹم استعمال کرنے کا تجربہ ہے۔.

4.1.2.2 Piezoelectric Accelerometers پر مبنی وائبریشن ویلوسیٹی سینسرز

اس قسم کا ایک سینسر معیاری پیزو الیکٹرک ایکسلرومیٹر سے مختلف ہوتا ہے جو اس کی رہائش میں بلٹ ان چارج ایمپلیفائر اور انٹیگریٹر رکھتا ہے، جو اسے کمپن کی رفتار کے متناسب سگنل آؤٹ پٹ کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ مثال کے طور پر، گھریلو پروڈیوسر (ZETLAB کمپنی اور LLC "Vibropribor") کے تیار کردہ piezoelectric vibration velocity sensors کو اعداد و شمار 4.6 اور 4.7 میں دکھایا گیا ہے۔.

Figure 4.6. Model AV02 sensor by ZETLAB (Russia)

شکل 4.7۔ ماڈل DVST 2 سینسر بذریعہ LLC "Vibropribor""

Such sensors are manufactured by various producers (both domestic and foreign) and are currently widely used, especially in portable vibration equipment. The cost of these sensors is quite high and can reach 20,000 to 30,000 rubles each, even from domestic manufacturers.

4.1.3. Displacement Sensors

بیلنسنگ مشینوں کے پیمائشی نظام میں، غیر رابطہ نقل مکانی کے سینسرز - کیپسیٹو یا انڈکٹیو - بھی استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ یہ سینسر جامد موڈ میں کام کر سکتے ہیں، 0 ہرٹز سے شروع ہونے والے کمپن کے عمل کے اندراج کی اجازت دیتے ہیں۔ ان کا استعمال 120 rpm اور اس سے نیچے کی گردش کی رفتار کے ساتھ کم رفتار والے روٹرز کو متوازن کرنے کی صورت میں خاص طور پر مؤثر ثابت ہو سکتا ہے۔ ان سینسرز کے تبادلوں کے گتانک 1000 mV/mm اور اس سے زیادہ تک پہنچ سکتے ہیں، جو نقل مکانی کی پیمائش میں اعلیٰ درستگی اور ریزولوشن فراہم کرتا ہے، یہاں تک کہ اضافی اضافہ کے بغیر۔ ان سینسر کا ایک واضح فائدہ ان کی نسبتاً کم قیمت ہے، جو کچھ گھریلو مینوفیکچررز کے لیے 1000 روبل سے زیادہ نہیں ہے۔ ان سینسرز کو بیلنسنگ مشینوں میں استعمال کرتے وقت، اس بات پر غور کرنا ضروری ہے کہ سینسر کے حساس عنصر اور ہلتی ہوئی چیز کی سطح کے درمیان کام کرنے کا معمولی فرق سینسر کوائل کے قطر کے لحاظ سے محدود ہے۔ مثال کے طور پر، شکل 4.8 میں دکھائے گئے سینسر کے لیے، ماڈل ISAN E41A بذریعہ "TEKO"، مخصوص ورکنگ گیپ عام طور پر 3.8 سے 4 ملی میٹر ہے، جو ±2.5 ملی میٹر کی حد میں ہلتی ہوئی چیز کی نقل مکانی کی پیمائش کرنے کی اجازت دیتا ہے۔.

Figure 4.8. Inductive Displacement Sensor Model ISAN E41A by TEKO (Russia)

4.1.4. Force Sensors

As previously noted, force sensors are used in the measurement systems installed on Hard Bearing balancing machines. These sensors, particularly due to their simplicity of manufacture and relatively low cost, are commonly piezoelectric force sensors. Examples of such sensors are shown in Figures 4.9 and 4.10.

Figure 4.9. Force Sensor SD 1 by Kinematika LLC

شکل 4.10: آٹوموٹیو بیلنسنگ مشینوں کے لیے فورس سینسر، "STO مارکیٹ" کے ذریعے فروخت کیا گیا"

Strain gauge force sensors, which are manufactured by a wide range of domestic and foreign producers, can also be used to measure relative deformations in the supports of Hard Bearing balancing machines.

4.4 بیلنسنگ مشین کے پیمائشی نظام کی فنکشنل سکیم، "بیلنسیٹ 2""

"Balanset 2" پیمائش کا نظام بیلنسنگ مشینوں میں پیمائش اور کمپیوٹنگ کے افعال کو مربوط کرنے کے لیے ایک جدید نقطہ نظر کی نمائندگی کرتا ہے۔ یہ نظام اثر و رسوخ کے گتانک کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے اصلاحی وزن کا خودکار حساب کتاب فراہم کرتا ہے اور اسے مختلف مشینوں کی ترتیب کے لیے ڈھال لیا جا سکتا ہے۔.

فنکشنل اسکیم میں سگنل کنڈیشنگ، اینالاگ سے ڈیجیٹل کنورژن، ڈیجیٹل سگنل پروسیسنگ، اور خودکار حساب کتاب الگورتھم شامل ہیں۔ یہ نظام اعلیٰ درستگی کے ساتھ دو ہوائی جہاز اور ملٹی پلین توازن کے منظرناموں کو سنبھال سکتا ہے۔.

4.5. Calculation of Parameters of Correction Weights Used in Rotor Balancing

اصلاحی وزن کا حساب اثر قابلیت کے طریقہ کار پر مبنی ہے، جو اس بات کا تعین کرتا ہے کہ روٹر مختلف طیاروں میں وزن کی جانچ کے لیے کس طرح ردعمل ظاہر کرتا ہے۔ یہ طریقہ تمام جدید توازن کے نظام کے لیے بنیادی ہے اور سخت اور لچکدار روٹرز دونوں کے لیے درست نتائج فراہم کرتا ہے۔.

4.5.1. Task of Balancing Dual-support Rotors and Methods of its Resolution

دوہری سپورٹ روٹرز (سب سے زیادہ عام ترتیب) کے لیے، توازن کے کام میں دو اصلاحی وزن کا تعین کرنا شامل ہے - ہر اصلاحی جہاز کے لیے ایک۔ اثر و رسوخ کا طریقہ درج ذیل نقطہ نظر کا استعمال کرتا ہے:

1. ابتدائی پیمائش (رن 0): بغیر کسی آزمائشی وزن کے کمپن کی پیمائش کریں۔
2. پہلا ٹرائل رن (رن 1): پلین 1 میں معلوم آزمائشی وزن شامل کریں، ردعمل کی پیمائش کریں۔
3. دوسرا ٹرائل رن (رن 2): آزمائشی وزن کو پلین 2 میں منتقل کریں، ردعمل کی پیمائش کریں۔
4. حساب کتاب: سافٹ ویئر ناپے ہوئے جوابات کی بنیاد پر مستقل اصلاحی وزن کا حساب لگاتا ہے۔

ریاضیاتی فاؤنڈیشن میں دونوں طیاروں میں بیک وقت مطلوبہ تصحیح پر آزمائشی وزن کے اثرات سے متعلق لکیری مساوات کے نظام کو حل کرنا شامل ہے۔.

اعداد و شمار 3.26 اور 3.27 لیتھ بیڈز کے استعمال کی مثالیں دکھائیں، جن کی بنیاد پر اوجرز کو بیلنس کرنے کے لیے ایک خصوصی ہارڈ بیئرنگ مشین اور سلنڈرکل روٹرز کے لیے یونیورسل سافٹ بیئرنگ بیلنسنگ مشین تیار کی گئی تھی۔ DIY مینوفیکچررز کے لیے، اس طرح کے حل کم سے کم وقت اور لاگت کے ساتھ بیلنسنگ مشین کے لیے ایک سخت سپورٹ سسٹم بنانے کی اجازت دیتے ہیں، جس پر مختلف اقسام کے سپورٹ اسٹینڈز (ہارڈ بیئرنگ اور سافٹ بیئرنگ دونوں) لگائے جا سکتے ہیں۔ اس معاملے میں مینوفیکچرر کا بنیادی کام مشین گائیڈز کی ہندسی درستگی کو یقینی بنانا (اور اگر ضروری ہو تو بحال کرنا) ہے جس پر سپورٹ اسٹینڈز مبنی ہوں گے۔ DIY پیداواری حالات میں، عمدہ سکریپنگ کا استعمال عام طور پر گائیڈز کی مطلوبہ ہندسی درستگی کو بحال کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔

شکل 3.28 دو چینلز سے بنائے گئے اسمبلڈ بیڈ کا ورژن دکھاتا ہے۔ اس بیڈ کی تیاری میں، ڈیٹیچ ایبل بولڈ کنکشن استعمال کیے جاتے ہیں، جس سے بیڈ کی اخترتی کو کم سے کم یا مکمل طور پر ختم کیا جا سکتا ہے بغیر کسی اضافی تکنیکی آپریشن کے اسمبلی کے دوران۔ مخصوص بیڈ کے گائیڈز کی درست جیومیٹرک درستگی کو یقینی بنانے کے لیے، استعمال کیے جانے والے چینلز کے اوپری فلینجز کی مکینیکل پروسیسنگ (پیسنے، باریک ملنگ) کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔

اعداد و شمار 3.29 اور 3.30 ویلڈڈ بیڈز کی موجودہ مختلف حالتیں بھی دو چینلز سے بنی ہیں۔ اس طرح کے بستروں کے لیے مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی کے لیے اضافی آپریشنز کی ایک سیریز کی ضرورت پڑ سکتی ہے، جیسے کہ ویلڈنگ کے دوران ہونے والے اندرونی دباؤ کو دور کرنے کے لیے گرمی کا علاج۔ اسمبلڈ بیڈز کی طرح، ویلڈڈ بیڈز کے گائیڈز کی درست جیومیٹرک درستگی کو یقینی بنانے کے لیے، استعمال کیے جانے والے چینلز کے اوپری فلینجز کی مکینیکل پروسیسنگ (پیسنے، باریک ملنگ) کی منصوبہ بندی کی جانی چاہیے۔

4.5.2. Methodology for Dynamic Balancing of Multi-support Rotors

ملٹی سپورٹ روٹرز (تین یا چار بیئرنگ پوائنٹس) کو زیادہ پیچیدہ توازن کے طریقہ کار کی ضرورت ہوتی ہے۔ ہر سپورٹ پوائنٹ مجموعی طور پر متحرک رویے میں حصہ ڈالتا ہے، اور تصحیح کو تمام طیاروں کے درمیان تعامل کا حساب دینا چاہیے۔.

طریقہ کار دو ہوائی جہاز کے نقطہ نظر کو بڑھاتا ہے:

• تمام سپورٹ پوائنٹس پر کمپن کی پیمائش
• متعدد آزمائشی وزن کی پوزیشنوں کا استعمال
• لکیری مساوات کے بڑے نظاموں کو حل کرنا
• اصلاحی وزن کی تقسیم کو بہتر بنانا

کارڈن شافٹ اور اسی طرح کے لمبے روٹرز کے لیے، یہ طریقہ عام طور پر ISO معیار کے گریڈ G6.3 یا اس سے بہتر کے مطابق بقایا عدم توازن کی سطح کو حاصل کرتا ہے۔.

4.5.3. Calculators for Balancing Multi-support Rotors

تین سپورٹ اور چار سپورٹ روٹر کنفیگریشنز کے لیے مخصوص کیلکولیشن الگورتھم تیار کیے گئے ہیں۔ یہ کیلکولیٹر Balanset-4 سافٹ ویئر میں لاگو ہوتے ہیں اور پیچیدہ روٹر جیومیٹری کو خود بخود سنبھال سکتے ہیں۔.

کیلکولیٹرز کا حساب ہے:

• متغیر حمایت کی سختی
• اصلاحی طیاروں کے درمیان کراس کپلنگ
• رسائی کے لیے وزن کی جگہ کے تعین کی اصلاح
• حسابی نتائج کی تصدیق

5. Recommendations for Checking the Operation and Accuracy of Balancing Machines

بیلنسنگ مشین کی درستگی اور وشوسنییتا بہت سے عوامل پر منحصر ہے، بشمول اس کے مکینیکل اجزاء کی ہندسی درستگی، معاونت کی متحرک خصوصیات، اور پیمائش کے نظام کی آپریشنل صلاحیت۔ ان پیرامیٹرز کی باقاعدہ تصدیق مسلسل توازن کے معیار کو یقینی بناتی ہے اور پیداوار کو متاثر کرنے سے پہلے ممکنہ مسائل کی نشاندہی کرنے میں مدد کرتی ہے۔.

5.1. Checking the Geometric Accuracy of the Machine

ہندسی درستگی کی توثیق میں سپورٹ کی سیدھ، گائیڈز کی ہم آہنگی، اور سپنڈل اسمبلیوں کی مرتکزیت کی جانچ کرنا شامل ہے۔ یہ جانچیں ابتدائی سیٹ اپ کے دوران اور وقتاً فوقتاً آپریشن کے دوران کی جانی چاہئیں تاکہ برقرار درستگی کو یقینی بنایا جا سکے۔.

5.2. Checking the Dynamic Characteristics of the Machine

متحرک خصوصیات کی تصدیق میں سپورٹ اور فریم کے اجزاء کی قدرتی فریکوئنسی کی پیمائش شامل ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ وہ آپریٹنگ فریکوئنسیوں سے مناسب طریقے سے الگ ہیں۔ یہ گونج کے مسائل کو روکتا ہے جو توازن کی درستگی پر سمجھوتہ کر سکتے ہیں۔.

5.3. Checking the Operational Capability of the Measuring System

پیمائش کے نظام کی تصدیق میں سینسر کیلیبریشن، فیز الائنمنٹ کی تصدیق، اور سگنل پروسیسنگ کی درستگی کی جانچ شامل ہے۔ یہ تمام آپریٹنگ رفتار پر کمپن کے طول و عرض اور مرحلے کی قابل اعتماد پیمائش کو یقینی بناتا ہے۔.

5.4 ISO 20076-2007 کے مطابق درستگی کی خصوصیات کی جانچ کرنا

ISO 20076-2007 کیلیبریٹڈ ٹیسٹ روٹرز کا استعمال کرتے ہوئے بیلنسنگ مشین کی درستگی کی تصدیق کے لیے معیاری طریقہ کار فراہم کرتا ہے۔ یہ طریقہ کار بین الاقوامی سطح پر تسلیم شدہ معیارات کے خلاف مشین کی کارکردگی کو درست کرنے میں مدد کرتے ہیں۔.

Literature

1. Reshetov DN (ایڈیٹر). "میٹل کٹنگ مشین ٹولز کی تفصیلات اور میکانزم۔" ماسکو: Mashinostroenie، 1972۔.
2. Kellenberger W. "بیلناکار سطحوں کا سرپل پیسنا۔" مشینری، 1963۔.
3. ISO 18855-94 (ISO 281-89) "رولنگ بیرنگ - ڈائنامک لوڈ ریٹنگز اور ریٹنگ لائف۔""
4. آئی ایس او 17383-73 "فلیٹ ڈرائیو بیلٹ کے لیے پلیاں۔""
5. ISO 1940-1-2007 "وائبریشن۔ سخت روٹرز کے توازن کے معیار کے لیے تقاضے۔""
6. آئی ایس او 20076-2007 "مشین کی درستگی کی تصدیق کے طریقہ کار کو متوازن کرنا۔""