روٹر توازن: جامد اور متحرک عدم توازن، گونج، اور عملی طریقہ کار
یہ گائیڈ روٹر کے توازن کی وضاحت کرتا ہے۔ سخت روٹرز: "غیر توازن" کا کیا مطلب ہے، جامد اور متحرک عدم توازن کس طرح مختلف ہے، کیوں گونج اور غیر لکیری معیار کے نتیجے کو روک سکتے ہیں، اور توازن عام طور پر ایک یا دو اصلاحی طیاروں میں کیسے انجام دیا جاتا ہے۔.
مشمولات
- روٹر کیا ہے اور توازن کیا درست کرتا ہے؟
- روٹرز کی اقسام اور عدم توازن 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)
- توازن کے معیار کا اندازہ لگانے کے لیے معیار
- 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۔
بالکل متوازن روٹر میں، اس کا کمیت گردش کے محور کے بارے میں ہم آہنگی سے تقسیم کیا جاتا ہے، یعنی، روٹر کے کسی بھی عنصر کو گردش کے محور کے بارے میں متوازی طور پر واقع کسی دوسرے عنصر سے ملایا جا سکتا ہے۔ ایک متوازن روٹر میں، کسی بھی روٹر عنصر پر کام کرنے والی سینٹرفیوگل قوت کو سنٹری فیوگل قوت سے متوازن کیا جاتا ہے جو سڈول عنصر پر کام کرتی ہے۔ مثال کے طور پر، سینٹرفیوگل قوتیں F1 اور F2، جس کی شدت میں برابر اور سمت میں مخالف، عناصر 1 اور 2 (تصویر 1 میں سبز نشان زد) پر عمل کرتے ہیں۔ یہ تمام ہموار روٹر عناصر کے لیے درست ہے، اور اس طرح روٹر پر کام کرنے والی کل سینٹرفیوگل قوت 0 ہے اور روٹر متوازن ہے۔.
لیکن اگر روٹر کی ہم آہنگی ٹوٹ جائے (تصویر 1 پر غیر متناسب عنصر کو سرخ رنگ سے نشان زد کیا گیا ہے)، تو غیر متوازن سینٹرفیوگل فورس F3 روٹر پر کام کرتی ہے۔ گھومنے پر، یہ قوت روٹر کی گردش کے ساتھ سمت بدلتی ہے۔ اس قوت کے نتیجے میں متحرک بوجھ بیرنگ میں منتقل ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں ٹوٹ پھوٹ کا عمل تیز ہوتا ہے۔.
مزید برآں، اس متغیر سمت قوت کے اثر سے ان سہاروں اور بنیاد میں چکر دار انحراف پیدا ہوتا ہے جن پر روٹر نصب ہوتا ہے، یعنی ارتعاش ہوتا ہے۔ روٹر کے عدم توازن اور اس کے ساتھ ہونے والی ارتعاش کو ختم کرنے کے لیے روٹر میں توازن بحال کرنے والی دھاتیں نصب کرنا ضروری ہیں۔
روٹر بیلنسنگ ایک ایسا عمل ہے جس میں عدم توازن کو درست کرنے کے لیے بیلنسنگ ماسز شامل کیے جاتے ہیں۔
توازن کا کام ایک یا ایک سے زیادہ توازن کرنے والی ماسوں کے سائز اور مقام (زاویہ) کا تعین کرنا ہے۔
روٹرز کی اقسام اور عدم توازن 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۔.
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 اخترتی کو مزید نظرانداز نہیں کیا جاسکتا۔ لچکدار روٹرز کی خرابی توازن کے مسئلے کے حل کو پیچیدہ بناتی ہے اور اسے سخت روٹرز کے توازن کے مسئلے کے مقابلے میں دوسرے ریاضیاتی ماڈلز کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ واضح رہے کہ کم رفتار پر ایک ہی روٹر سخت اور تیز رفتاری پر - جتنا لچکدار ہو سکتا ہے۔ مندرجہ ذیل میں، ہم صرف سخت روٹرز کے توازن پر غور کریں گے۔.
روٹر کی لمبائی کے ساتھ غیر متوازن عوام کی تقسیم پر منحصر ہے، دو قسم کے عدم توازن کو الگ کیا جا سکتا ہے - جامد اور متحرک (لمبی)۔ اس کے مطابق، جامد اور متحرک روٹر توازن کا حوالہ دیا جاتا ہے. جامد روٹر کا عدم توازن روٹر کی گردش کے بغیر ہوتا ہے، یعنی سٹیٹکس میں، جب روٹر اپنے "ہیوی پوائنٹ" کے ساتھ نیچے کی طرف کشش ثقل سے الٹ جاتا ہے۔ جامد عدم توازن کے ساتھ روٹر کی ایک مثال تصویر 2 میں دکھائی گئی ہے۔
متحرک عدم توازن صرف اس وقت پیدا ہوتا ہے جب روٹر گھوم رہا ہو۔
شکل 3 میں متحرک عدم توازن والا روٹر دکھایا گیا ہے۔
اس صورت میں، غیر متوازن مساوی ماس M1 اور M2 مختلف طیاروں میں ہیں - روٹر کی لمبائی کے ساتھ مختلف جگہوں پر۔ جامد پوزیشن میں، یعنی جب روٹر نہیں گھومتا ہے، صرف کشش ثقل روٹر پر کام کرتی ہے اور ماس ایک دوسرے کو متوازن کرتے ہیں۔ حرکیات میں، جب روٹر گھومتا ہے، سینٹرفیوگل قوتیں Fc1 اور Fc2 عوام M1 اور M2 پر کام کرنا شروع کر دیتی ہیں۔ یہ قوتیں شدت میں برابر اور سمت میں مخالف ہیں۔ تاہم، چونکہ وہ شافٹ کی لمبائی کے ساتھ مختلف جگہوں پر لاگو ہوتے ہیں اور ایک ہی لائن پر نہیں ہوتے ہیں، یہ قوتیں ایک دوسرے کی تلافی نہیں کرتی ہیں۔ فورسز Fc1 اور Fc2 روٹر پر لاگو ٹارک بناتے ہیں۔ اس لیے اس عدم توازن کو لمحہ عدم توازن بھی کہا جاتا ہے۔ اس کے مطابق، غیر معاوضہ سینٹرفیوگل قوتیں بیئرنگ پوزیشنز پر کام کرتی ہیں، جو کہ حسابی قدروں سے بہت زیادہ بڑھ سکتی ہیں اور بیرنگ کی سروس لائف کو کم کر سکتی ہیں۔.
چونکہ اس قسم کا عدم توازن صرف روٹر کی گردش کے دوران متحرک طور پر ہوتا ہے، اس لیے اسے متحرک عدم توازن کہا جاتا ہے۔ اسے جامد حالات میں "چھریوں پر" یا اسی طرح کے طریقوں سے درست نہیں کیا جا سکتا۔ متحرک عدم توازن کو ختم کرنے کے لیے، دو معاوضہ دینے والے وزن نصب کیے جائیں، جو کہ ایک لمحہ کی شدت میں مساوی اور مخالف سمت میں ماس M1 اور M2 سے پیدا ہونے والے لمحے پیدا کرتے ہیں۔ معاوضہ دینے والے ماسز کو M1 اور M2 کی شدت میں مخالف اور مساوی سیٹ کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔ اہم بات یہ ہے کہ وہ ایک ایسا لمحہ پیدا کرتے ہیں جو عدم توازن کے لمحے کی مکمل تلافی کرتا ہے۔.
عام طور پر، بڑے پیمانے پر M1 اور M2 ایک دوسرے کے برابر نہیں ہوسکتے ہیں، لہذا جامد اور متحرک عدم توازن کا مجموعہ ہوگا۔ یہ نظریاتی طور پر ثابت ہے کہ ایک سخت روٹر کے لیے، روٹر کی لمبائی کے ساتھ الگ الگ دو وزن ضروری اور اس کے عدم توازن کو ختم کرنے کے لیے کافی ہیں۔ یہ وزن متحرک عدم توازن کے نتیجے میں پیدا ہونے والے ٹارک اور روٹر محور (جامد عدم توازن) کے نسبت بڑے پیمانے پر عدم توازن کے نتیجے میں بننے والی سینٹرفیوگل قوت دونوں کی تلافی کریں گے۔ عام طور پر، متحرک عدم توازن طویل روٹرز کی خصوصیت ہے، جیسے شافٹ، اور جامد عدم توازن تنگ روٹرز کی خصوصیت ہے۔ تاہم، اگر تنگ روٹر محور کی نسبت ترچھا ہوا ہے، یا بگڑا ہوا ہے ("شکل آٹھ")، تو متحرک عدم توازن کو ختم کرنا مشکل ہوگا۔ (تصویر 4 دیکھیں)، کیونکہ اس صورت میں درست کرنے والے وزن کو انسٹال کرنا مشکل ہے جو ضروری معاوضہ کا لمحہ پیدا کرتے ہیں۔.
قوتیں F1 اور F2 ایک ہی خط پر نہیں ہیں اور ایک دوسرے کا تلافی نہیں کرتیں۔
اس حقیقت کی وجہ سے کہ ٹارک بنانے کے لیے بازو تنگ روٹر کی وجہ سے چھوٹا ہے، بڑے درست وزن کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔ تاہم، اصلاحی وزن سے سینٹرفیوگل قوتوں کے ذریعے تنگ روٹر کی خرابی کی وجہ سے اس کا نتیجہ "حوصلہ افزائی عدم توازن" میں بھی ہوتا ہے۔ (مثال کے طور پر "سخت روٹرز (ISO 22061-76 پر) توازن کے لیے طریقہ کار کی ہدایات دیکھیں۔" سیکشن 10۔ روٹر سپورٹ سسٹم۔)
یہ پنکھوں کے تنگ امپیلرز میں واضح طور پر محسوس ہوتا ہے، جن میں قوت کے عدم توازن کے علاوہ ایرودینامک عدم توازن بھی فعال ہوتا ہے۔ اور یہ سمجھنا چاہیے کہ ایرودینامک عدم توازن، یا زیادہ درست طور پر ایرودینامک قوت، روٹر کی زاویائی رفتار کے براہِ راست متناسب ہوتی ہے، اور اس کے تدارک کے لیے درست کرنے والی ماس کی مرکز فرار قوت استعمال کی جاتی ہے، جو زاویائی رفتار کے مربع کے متناسب ہوتی ہے۔ لہٰذا، توازن کا اثر صرف ایک مخصوص توازن تعدد پر ہی ممکن ہوتا ہے۔ دیگر گردش کی تعددوں پر ایک اضافی غلطی ہوتی ہے۔
ایک برقی موٹر میں الیکٹرومیگنیٹک قوتوں کے بارے میں بھی یہی کہا جا سکتا ہے کہ وہ زاویائی رفتار کے تناسب میں ہوتی ہیں۔ لہٰذا توازن کے ذریعے مشین میں ارتعاش کے تمام اسباب کو ختم کرنا ممکن نہیں۔
میکانزم کی کمپن
وائیبریشن 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۔.
میٹنگ 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، میٹنگ شافٹ کی غلط ترتیب وغیرہ کے نتیجے میں پیدا ہو سکتی ہیں۔ جرنلز کی غیر گولائی کی صورت میں شافٹ کا محور شافٹ کی روٹ 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۔
رزونانس کی شدت (مثلاً اس کا ایمپلیٹیوڈ Av) نہ صرف سرکلر فریکوئنسی ω پر کام کرنے والی تحریک کرنے والی قوت Fv پر منحصر ہوتی ہے، بلکہ یہ میکانزم کی سختی k، اس کے ماس m اور ڈیمپنگ کوفیشینٹ C پر بھی منحصر ہوتی ہے۔
مختلف اقسام کے سینسر کمپن اور توازن کے میکانزم کو ناپنے کے لیے 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؛;
- متعلقہ وائبریشن کے سینسر - ایڈی کرنٹ یا کیپسیٹیو، کمپن کی نقل مکانی کی پیمائش کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔;
- 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 سپورٹ 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 سنٹری فیوگل قوتوں کا عمل سپورٹس میں قابلِ ذکر انحراف اور ارتعاش کا باعث بنتا ہے۔ فورس سینسرز سخت سپورٹس کے لیے استعمال ہوتے ہیں، جب غیر متوازن قوتوں کے باوجود بھی نمایاں ارتعاش پیدا نہیں ہوتا۔
رزوننس ایک عنصر ہے جو توازن برقرار رکھنے 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۔
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۔
مکینیکل ریزونینس کا مظہر پیش آتا ہے۔ ریزونینس کے علاقے میں گردش کی رفتار میں 100 آر پی ایم کی تبدیلی کمپن میں کئی گنا اضافے کا باعث بن سکتی ہے۔ اسی دوران (ریزونینس کے علاقے میں) کمپن کا مرحلہ 180° تبدیل ہو جاتا ہے۔
اگر میکانزم کا ڈیزائن ناکام ہو اور روٹر کی آپریٹنگ فریکوئنسی قدرتی ارتعاشات کی فریکوئنسی کے قریب ہو تو ناقابلِ قبول حد تک زیادہ ارتعاش کی وجہ سے میکانزم کا کام کرنا ناممکن ہو جاتا ہے۔ یہ عام طریقے سے ممکن نہیں کیونکہ رفتار میں معمولی تبدیلی بھی ارتعاش کے پیرامیٹرز میں شدید تبدیلی کا باعث بنتی ہے۔ ریزونینس کے علاقے میں توازن کے لیے اس مضمون میں زیرِ غور نہ لائے گئے خصوصی طریقے استعمال کیے جاتے ہیں۔
میکینزم کی قدرتی ارتعاشات کی تعدد کو کوسٹنگ (روٹر کی گردش بند کرنے) کے دوران یا جھٹکے کے طریقے سے، اور بعد ازاں نظام کے جھٹکے کے ردعمل کے طیفی تجزیے کے ذریعے معلوم کرنا ممکن ہے۔
جن میکانزموں کی کام کرنے کی گھومنے کی تعدد ارتعاش کی تعدد سے زیادہ ہوتی ہے، یعنی جو ارتعاش کے رجیم میں کام کرتے ہیں، ان میں سہاروں کو حرکت پذیر سمجھا جاتا ہے اور پیمائش کے لیے بنیادی طور پر وائبرو ایکسلرومیٹرز استعمال کیے جاتے ہیں جو ساختی عناصر کی تسریع ناپتے ہیں۔ جن میکانزموں کا آپریشن پری ریزونینٹ موڈ میں ہوتا ہے، ان میں سہاروں کو سخت سمجھا جاتا ہے۔ اس صورت میں قوت کے 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 विकृत 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۔
مزید برآں، سہاروں کی لچک میں ان کی بڑی विकृतियों پر تبدیلی آتی ہے، مثال کے طور پر جب سہاروں کی معمولی विकृतियों پر کچھ ساختی عناصر کام کرتے ہیں، اور بڑی विकृतियों پر دیگر ساختی عناصر شامل ہوتے ہیں۔ اسی لیے آپ ایسے میکانزم کو متوازن نہیں کر سکتے جو بنیاد پر مستحکم نہ ہوں، بلکہ، مثال کے طور پر، صرف فرش پر رکھے گئے ہوں۔ شدید کمپنوں کے ساتھ، عدم توازن کی قوت میکانزم کو فرش سے اٹھا سکتی ہے، جس سے نظام کی سختی کی خصوصیات میں نمایاں تبدیلی آتی ہے۔ موٹر کے پاؤں کو مضبوطی سے باندھا جانا چاہیے، بولٹ ماؤنٹس کو سخت کیا جانا چاہیے، واشر کی موٹائی مناسب ماؤنٹنگ سختی فراہم کرے، وغیرہ۔ اگر بیرنگز ٹوٹے ہوں تو شافٹ میں نمایاں بے ترتیبی اور جھٹکے ممکن ہیں، جس کے نتیجے میں لکیریت خراب ہوگی اور معیاری توازن ممکن نہ ہوگا۔
متوازن کرنے والے آلات اور متوازن کرنے والی مشینیں
جیسا کہ اوپر بتایا گیا ہے، توازن جڑتا کے مرکزی مرکزی محور کو روٹر کے گردش کے محور کے ساتھ سیدھ میں کرنے کا عمل ہے۔.
یہ عمل دو طریقوں سے انجام دیا جا سکتا ہے۔
پہلی طریقہ کار میں روٹر کے ٹرنیونز کو اس طرح مشینی طور پر تیار کیا جاتا ہے کہ ٹرنیونز کے عرضی قطع کے مراکز سے گزرنے والی محور روٹر کے مرکزی اِنرشیا محور کے ساتھ متقاطع ہو۔ عملی طور پر یہ تکنیک شاذ و نادر ہی استعمال ہوتی ہے اور اس مضمون میں اس پر تفصیل سے بات نہیں کی جائے 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:
- جمع شدہ روٹرز (اپنی بیئرنگز میں) کو بیلنسنگ مشینوں کے ذریعے متوازن کرنا۔
- روٹرز کا بیلنسنگ مشینوں پر بیلنس کرنا۔ روٹرز کو ان کے اپنے بیئرنگز میں بیلنس کرنے کے لیے عموماً خصوصی بیلنسنگ آلات (کٹس) استعمال کیے جاتے ہیں، جو بیلنس شدہ روٹر کی گردش کی تعدد پر ویکٹر کی شکل میں کمپن ناپنے کی اجازت دیتے ہیں، یعنی کمپن کے ایمپلیٹیوڈ اور فیز دونوں کو ناپنا۔ فی الحال مذکورہ بالا آلات مائیکرو پروسیسر ٹیکنالوجی کی بنیاد پر تیار کیے جاتے ہیں اور (وائیبریشن کی پیمائش اور تجزیے کے علاوہ) خودکار طور پر ان پیرامیٹرز کا حساب دیتے ہیں جن کے مطابق روٹر پر عدم توازن کی تلافی کے لیے اصلاحی وزن نصب کیے جانے چاہئیں۔
ان آلات میں شامل ہیں:
- کمپیوٹر یا صنعتی کنٹرولر پر مبنی ایک پیمائش اور حساب کتاب کا یونٹ؛
- دو (یا زیادہ) کمپن سینسر؛
- ایک فیز اینگل سینسر
- سائٹ پر سینسرز نصب کرنے کے لیے لوازمات؛
- ایک، دو یا اس سے زیادہ اصلاحی طیاروں 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:
- نرم بیرنگ والی مشینیں (نرم سہاروں کے ساتھ)
- سخت بیئرنگ والی مشینیں (مضبوط سہاروں کے ساتھ)
نرم بیرنگ مشینوں میں نسبتاً لچکدار سپورٹ ہوتی ہے، مثال کے طور پر، فلیٹ اسپرنگس پر مبنی۔ ان سپورٹوں کے قدرتی کمپن کی فریکوئنسی عام طور پر بیلنسنگ روٹر کی گردش کی فریکوئنسی سے 2-3 گنا کم ہوتی ہے، جو ان پر نصب ہے۔ وائبریشن سینسرز (ایکسلرومیٹر، وائبریشن ویلوسٹی سینسرز، وغیرہ) عام طور پر اس وقت استعمال کیے جاتے ہیں جب مشین کے پریزوننٹ سپورٹ کی کمپن کی پیمائش کی جاتی ہے۔.
پری ریزوننس بیلنسنگ مشینیں نسبتاً سخت سپورٹس استعمال کرتی ہیں جن کی قدرتی ارتعاش کی تعدد روٹر کی گردش کی تعدد سے 2 تا 3 گنا زیادہ ہونی چاہیے۔ فورس ٹرانسڈیوسرز عموماً پری ریزوننس مشین کے سپورٹس پر ارتعاش کے بوجھ کو ناپنے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔
پری ریزوننس بیلنسنگ مشینوں کا فائدہ یہ ہے کہ ان پر توازن نسبتاً کم روٹر کی رفتار (400 - 500 rpm تک) پر کیا جا سکتا ہے، جو مشین کے ڈیزائن اور اس کی بنیاد کو بہت آسان بناتا ہے، اور توازن کی پیداواریت اور حفاظت کو بڑھاتا 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!
توازن کا بنیادی کام یہ ہے کہ ان متوازن کرنے والی وزنوں کا ماس اور مقام معلوم کیا جائے جو مرکز فرار قوتوں کے توازن کے تابع ہوں۔
جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے، سخت روٹرز کے لیے عام طور پر دو معاوضتی وزن نصب کرنا ضروری اور کافی ہوتا ہے۔ اس سے روٹر کا جامد اور متحرک دونوں قسم کا عدم توازن ختم ہو جائے گا۔ بیلنسنگ کے دوران کمپن ناپنے کے لیے عمومی خاکہ درج ذیل ہے۔
ویبریشن سینسر پوائنٹس 1 اور 2 پر بیئرنگ سپورٹس پر نصب کیے گئے ہیں۔ روٹر پر ایک انقلاب مارکر عام طور پر عکاس ٹیپ کے ذریعے لگایا جاتا ہے۔ RPM کا نشان لیزر ٹیچومیٹر کے ذریعے روٹر کی رفتار اور کمپن سگنل کے مرحلے کا تعین کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
متحرک توازن کیسے انجام دیا جاتا ہے (تھری رن طریقہ)
زیادہ تر صورتوں میں حرکی توازن تین آغاز کے طریقہ کار سے کیا جاتا ہے۔ یہ طریقہ اس حقیقت پر مبنی ہے کہ معلوم وزن کے ٹیسٹ وزنیوں کو روٹر پر ترتیب وار پہلو 1 اور 2 میں رکھا جاتا ہے اور کمپن کے پیرامیٹرز میں تبدیلیوں کے نتائج کی بنیاد پر وزن اور توازن کے وزن کی جگہ کا حساب لگایا جاتا ہے۔
وزن نصب کرنے کی جگہ کو اصلاحی سطح کہا جاتا ہے۔ عام طور پر اصلاحی سطحیں ان بیئرنگ سپورٹس کے علاقے میں منتخب کی جاتی ہیں جن پر روٹر نصب ہوتا ہے۔
پہلی بار شروع کرنے پر ابتدائی کمپن ناپا جاتا ہے۔ پھر ایک معلوم وزن کا ٹیسٹ ویٹ روٹر پر بیئرنگز میں سے ایک کے قریب رکھا جاتا ہے۔ دوسری بار اسٹارٹ اپ کیا جاتا ہے اور کمپن کے پیرامیٹرز ناپے جاتے ہیں، جو ٹیسٹ وزن کی تنصیب کی وجہ سے تبدیل ہونے چاہئیں۔ پھر پہلے طیارے میں ٹیسٹ وزن ہٹا کر دوسرے طیارے میں نصب کیا جاتا ہے۔ تیسری ٹیسٹ رن کی جاتی ہے اور کمپن کے پیرامیٹرز ناپے جاتے ہیں۔ ٹیسٹ وزن ہٹا دیا جاتا ہے اور سافٹ ویئر خودکار طور پر توازن کے وزنوں کے ماسز اور تنصیب کے زاویوں کا حساب لگا لیتا ہے۔
ٹیسٹ وزن نصب کرنے کا مقصد یہ جاننا ہے کہ نظام عدم توازن میں تبدیلیوں پر کیسے ردعمل ظاہر کرتا ہے۔ ٹیسٹ وزنوں کے وزن اور مقامات معلوم ہیں، لہٰذا سافٹ ویئر نام نہاد اثر کے ضریب (influence coefficients) کا حساب لگا سکتا ہے، جو بتاتے ہیں کہ ایک معلوم عدم توازن متعارف کروانے سے کمپن کے پیرامیٹرز پر کیا اثر پڑتا ہے۔ اثر کے ضریب خود میکانیکی نظام کی خصوصیات ہیں اور یہ سپورٹس کی سختی اور روٹر-سپورٹ نظام کے مادّے (اندرتا) 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 کے توازن کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جو توازن کی پیداواری صلاحیت کو نمایاں طور پر بڑھاتا ہے۔ نوٹ کریں کہ ٹیسٹ ویٹس کا وزن اس طرح منتخب کیا جانا چاہیے کہ ٹیسٹ ویٹس نصب کرنے پر کمپن کے پیرامیٹرز واضح طور پر تبدیل ہوں۔ ورنہ اثر کے ضریب کی حساب میں غلطی بڑھ جاتی ہے اور توازن کا معیار خراب ہو جاتا ہے۔
جیسا کہ آپ شکل 1 سے دیکھ سکتے ہیں، مرکز فرار قوت شعاعی سمت میں عمل کرتی ہے، یعنی روٹر کے محور کے عمود پر۔ لہٰذا، کمپن سینسرز کو اس طرح نصب کرنا چاہیے کہ ان کی حساسیت کا محور بھی شعاعی سمت کی طرف ہو۔ عام طور پر، بنیاد کی سختی افقی سمت میں کم ہوتی ہے، اس لیے افقی سمت میں کمپن زیادہ ہوتی ہے۔ لہٰذا حساسیت بڑھانے کے لیے سینسرز کو اس طرح نصب کرنا چاہیے کہ ان کے حساس محور بھی افقی سمت میں ہوں۔ اگرچہ بنیادی طور پر کوئی فرق نہیں ہے۔ شعاعی سمت میں کمپن کے علاوہ، روٹر کے گھومنے کے محور کے ساتھ محوری سمت میں کمپن کی بھی نگرانی کرنی چاہیے۔ یہ کمپن عموماً عدم توازن کی وجہ سے نہیں بلکہ کپلنگ کے ذریعے جڑے شافٹوں کی غیر ہم راہ اور غیر ہم محوری کی وجہ سے ہوتی ہے۔
اس کمپن کو توازن کے ذریعے ختم نہیں کیا جا سکتا، ایسی صورت میں سیدھ کی ضرورت ہوتی ہے۔ عملی طور پر، ایسی مشینوں میں عام طور پر روٹر کا عدم توازن اور شافٹ کی غلط ترتیب دونوں ہوتی ہیں، جو کمپن کو ختم کرنے کے کام کو بہت زیادہ مشکل بنا دیتا ہے۔ ایسی صورتوں میں، ضروری ہے کہ پہلے مشین کو سنٹر کیا جائے اور پھر اس میں توازن رکھا جائے۔ (اگرچہ مضبوط ٹارک کے عدم توازن کے ساتھ، فاؤنڈیشن کے ڈھانچے کے "موڑ" ہونے کی وجہ سے محوری سمت میں بھی کمپن ہوتی ہے۔)
متعلقہ مضامین (بیلنسنگ اسٹینڈز کی مثالیں)
- نرم سپورٹ کے ساتھ توازن قائم کرنا
- الیکٹرک موٹروں کے روٹرز کو متوازن کرنا
- سادہ مگر مؤثر توازن کے لیے اسٹینڈز
بیلنسنگ میکانزم کے معیار کا اندازہ لگانے کا معیار
روٹرز (مکانیات) کی توازن کی خصوصیات دو طریقوں سے جانچی جا سکتی ہیں۔ پہلے طریقہ کار میں توازن کے عمل کے دوران معلوم شدہ باقی ماندہ عدم توازن کی مقدار کا موازنہ باقی ماندہ عدم توازن کی برداشت سے کیا جاتا ہے۔ مختلف روٹر کلاسوں کے لیے یہ برداشتیں ISO 1940-1-2007 کے حصہ 1 'مجاز عدم توازن کی تعریف' میں متعین کی گئی ہیں۔
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۔
سب سے عام معیار، جو میکانیزموں میں قابلِ قبول ارتعاش کی سطحوں کو ضابطہ بند کرتا ہے، ISO 10816-3-2002 ہے۔ اس کی مدد سے کسی بھی قسم کی مشینوں کے لیے، ان کے برقی ڈرائیو کی طاقت کو مدِ نظر رکھتے ہوئے، برداشت کی حدیں مقرر کی جا سکتی ہیں۔
اس عالمی معیار کے علاوہ، مخصوص اقسام کی مشینوں کے لیے متعدد خصوصی معیارات تیار کیے گئے ہیں۔ مثال کے طور پر، 31350-2007، ISO 7919-1-2002 وغیرہ۔
معیارات اور حوالہ جات
- آئی ایس او ۱۹۴۰-۱:۲۰۰۷. کمپن. سخت روٹرز کے توازن کے معیار کے تقاضے حصہ 1۔ جائز عدم توازن کا تعین۔.
- آئی ایس او ۱۰۸۱۶-۳:۲۰۰۹. مکینیکل وائبریشن — غیر گھومنے والے پرزوں پر پیمائش کے ذریعے مشین کے وائبریشن کا اندازہ — حصہ 3: صنعتی مشینیں جن کی برائے نام طاقت 15 کلو واٹ سے زیادہ اور برائے نام رفتار 120 r/min اور 15 000 r/min کے درمیان جب حالت میں ناپی جاتی ہے۔.
- آئی ایس او 14694:2003. صنعتی پرستار - توازن کے معیار اور کمپن کی سطحوں کے لیے وضاحتیں۔.
- آئی ایس او ۷۹۱۹-۱:۲۰۰۲. مشینوں کا کمپن بغیر کسی حرکت کے - گھومنے والی شافٹ پر پیمائش اور تشخیص کے معیار - عمومی رہنمائی۔.
FAQ
کیا توازن تمام کمپن کو دور کرتا ہے؟
نہیں۔ غلط ترتیب، بیئرنگ نقائص، ایروڈائنامک/ہائیڈروڈینامک فورسز، 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 توازن کے طریقہ کار خصوصی طریقوں کے بغیر نہیں مل سکتے ہیں۔.
آپ کو ایک ہوائی جہاز بمقابلہ دو ہوائی جہاز میں توازن کی کب ضرورت ہے؟
ایک سخت روٹر کے لیے، روٹر کی لمبائی کے ساتھ الگ الگ دو وزن عام طور پر ضروری اور مشترکہ جامد اور متحرک عدم توازن کو ختم کرنے کے لیے کافی ہوتے ہیں۔ تنگ گھومنے والے اکثر زیادہ تر جامد عدم توازن کو ظاہر کرتے ہیں، لیکن اخترتی اور جیومیٹری ایک متحرک جزو کو متعارف کروا سکتی ہے جس کے لیے دو طیاروں کی اصلاح کی ضرورت پڑسکتی 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
- توازن ماس سے متعلق (مرکزی) جوش کو درست کرتا ہے۔ یہ غلط ترتیب، بیئرنگ نقصان، یا برقی مقناطیسی/ایروڈینامک ذرائع کو حل نہیں کرتا ہے۔.
- گونج اور غیر خطوطی روائتی توازن کو غیر موثر یا غیر محفوظ بنا سکتے ہیں۔.
- سخت روٹرز کے لیے، دو جہازوں کا توازن مشترکہ جامد + متحرک عدم توازن کا عمومی حل ہے۔.
