द्रव बेयरिंग: Difference between revisions
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{{Short description|Type of bearings which use pressurized liquid or gas between the bearing surfaces}} | {{Short description|Type of bearings which use pressurized liquid or gas between the bearing surfaces}} | ||
''' | '''द्रव बेयरिंग''' ऐसे [[ असर (यांत्रिक) |बेयरिंग]] होते हैं जिनमें भार को धारक सतहों के बीच तीव्र गतिमान दाबित [[ तरल |द्रव]] या [[ गैस |गैस]] की एक पतली परत द्वारा सहारा दिया जाता है।<ref name="Rowe">{{cite book | ||
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| isbn = 0123972396 | | isbn = 0123972396 | ||
}}</ref> | }}</ref> चूँकि गतिमान भागों के बीच कोई संपर्क नहीं होता है, अतः यहाँ कोई सर्पी घर्षण नहीं होता है, जिससे द्रव बेयरिंगों में कई अन्य प्रकार के बेयरिंगों की तुलना में कम घर्षण, घिसाव और [[ कंपन |कंपन]] होता है। इस प्रकार, सुचारु रूप से संचालित किये जाने पर कुछ द्रव बेयरिंगों के लिए लगभग शून्य घिसाव संभव है।<ref name="Rowe" /> | ||
इन्हें साधारण रूप से दो प्रकारों, '''द्रव गतिक बेयरिंग''' (इसे '''हाइड्रोडाइनैमिक''' '''बेयरिंग''' के रूप में भी जाना जाता है) और '''द्रवस्थैतिक बेयरिंग''' में वर्गीकृत किया जा सकता है। [[ हीड्रास्टाटिक |द्रवस्थैतिक]] बेयरिंग बाह्य दाबित द्रव बेयरिंग होते हैं, जहाँ द्रव सामान्यतः तेल, जल या वायु होता है, और इस पर एक पंप द्वारा दाब आरोपित किया जाता है। [[ हाइड्रोडाइनमिक |द्रवगतिक]] बेयरिंग जर्नल की उच्च गति (द्रव पर स्थित शाफ्ट का हिस्सा) पर निर्भर करते हैं जिससे फलकों के बीच एक कील में द्रव पर दाब आरोपित किया जा सके। द्रव बेयरिंग प्रायः उच्च भार, उच्च गति या उच्च परिशुद्धता अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं जहाँ साधारण [[ बॉल बियरिंग |गुलिका (बॉल) बेयरिंग]] का जीवनकाल छोटा होता है या उच्च ध्वनि और कंपन उत्पन्न करते हैं। लागत कम करने के लिए भी इनका उपयोग तीव्रता से किया गया है। उदाहरण के लिए, [[ हार्ड डिस्क ड्राइव |हार्ड डिस्क ड्राइव]] मोटर द्रव बेयरिंग इनके द्वारा प्रतिस्थापित बॉल बेयरिंग की तुलना में शांत और सस्ते दोनों हैं। इसके अनुप्रयोग बहुत बहुमुखी हैं और यहाँ तक कि इसका उपयोग [[ सीसे का पेंच |लीडस्क्रू]] जैसी जटिल ज्यामिति में भी किया जा सकता है।<ref>{{Cite patent|title=Hydrostatic nut and lead screw assembly, and method of forming said nut|gdate=1994-12-29|url=https://patents.google.com/patent/US5499942A/en}}</ref> | |||
द्रव बेयरिंग का आविष्कार संभवतः फ्रांसीसी सिविल अभियंता एलडी गिरार्ड द्वारा किया गया था, जिन्होंने वर्ष 1852 में रेलवे प्रणोदन की एक प्रणाली का प्रस्ताव रखा था जिसमें जल से भरे हुए द्रवचालित बेयरिंग सम्मिलित थे।<ref name="Girard">{{cite book | |||
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}}</ref><ref name="Rowe" /> | }}</ref><ref name="Rowe" /> | ||
== संचालन == | == संचालन == | ||
[[File:Hydrostatic bearing diagram.svg|thumb|right|एक | [[File:Hydrostatic bearing diagram.svg|thumb|right|एक द्रवस्थैतिक बेयरिंग में दो सतहें होती हैं, जिनमें से एक में एक प्रतिबंधात्मक छिद्र के माध्यम से द्रव को मजबूर किया जाता है, ताकि यह सतहों के बीच की जगह को भर दे ताकि यह उन्हें अलग रखे। यदि सतहों के बीच की खाई कम हो जाती है तो बेयरिंग के किनारों के माध्यम से बहिर्वाह कम हो जाता है और दाब बढ़ जाता है, सतहों को फिर से अलग कर देता है, अंतराल का उत्कृष्ट नियंत्रण देता है और कम घर्षण देता है।|252x252px]][[ द्रव |द्रव]] बेयरिंग संपर्कहीन बेयरिंग होते हैं जो गतिमान बेयरिंग सतहों के बीच तीव्र गतिमान दाबित द्रव या गैस तरल की एक पतली परत का उपयोग करते हैं, जो सामान्यतः घूर्णी शाफ्ट के चारों ओर या नीचे बंद होते हैं।<ref name="Rowe" /> यहाँ गतिमान हिस्से संपर्क में नहीं आते हैं, इसलिए कोई सर्पी घर्षण नहीं होता है; भार बल एकल रूप से गतिमान द्रव के दाब द्वारा समर्थित होता है। द्रव को बेयरिंग में लाने की दो मुख्य विधियाँ हैं: | ||
*'''द्रव स्थिर''', ''' | *'''द्रव स्थिर''', '''द्रवस्थैतिक''' और कई '''गैस''' या '''वायु बेयरिंगों''' में, द्रव को छिद्र या छिद्रित सामग्री के माध्यम से उत्तेजित किया जाता है। इस प्रकार के बेयरिंगों को शाफ्ट स्थिति नियंत्रण प्रणाली से सुसज्जित किया जाना चाहिए, जो घूर्णन की गति और शाफ्ट भार के अनुसार द्रव के दाब और खपत को समायोजित करता है।<ref>{{cite journal|url=http://ntv.ifmo.ru/en/article/13909/proektirovanie_elementa_struynoy_sistemyupravleniya_gazostaticheskim_podshipnikom.htm|title=Element design for an inkjet system of hydrostatic gas bearing control.|author= Il’ina T.E., Prodan N.V.|journal=Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics|volume=15|issue=5|pages=921–929|year=2015}}</ref> | ||
*द्रव- | *'''द्रव-गतिक बेयरिंगों''' में, बेयरिंग घूर्णन द्रव पदार्थ का चूषण बेयरिंग की आंतरिक सतह पर करता है, जिससे शाफ्ट के नीचे या उसके चारों ओर एक स्नेहन कील का निर्माण होता है। | ||
द्रवस्थैतिक बेयरिंग एक बाह्य पंप पर निर्भर करते हैं। इस पंप द्वारा आवश्यक शक्ति, बेयरिंग घर्षण और अन्य जैसी निकाय की ऊर्जा हानि में योगदान देती है। बेहतर सीलें रिसाव दर और पम्पिंग शक्ति को कम कर सकती हैं, लेकिन घर्षण को बढ़ा सकती हैं। | |||
द्रवगतिक बेयरिंग, बेयरिंग में द्रव के चूषण के लिए बेयरिंग की गति पर निर्भर करते हैं, और इनमें संरचना से कम गति पर या प्रारंभ होने और रुकने के दौरान उच्च घर्षण और कम जीवनकाल हो सकता है। द्रवगतिक बेयरिंग को हानि से बचाने के लिए प्रारंभ करने और सुषुप्त (शटडाउन) करने के लिए एक बाह्य पंप या द्वितीयक बेयरिंग का उपयोग किया जा सकता है। द्वितीयक बेयरिंग में उच्च घर्षण और कम संचालन जीवनकाल हो सकता है, लेकिन यदि बेयरिंग बार-बार प्रारंभ होती है और बंद होती है तो इसमें एक अच्छा समग्र सेवा जीवनकाल होता है। | |||
=== | === द्रवगतिक स्नेहन === | ||
'' | ''द्रवगतिक'' (एचडी) ''स्नेहन (''जिसे ''द्रव-फिल्म स्नेहन'' के रूप में भी जाना जाता है) में निम्न आवश्यक तत्व होते हैं: | ||
#एक स्नेहक, जो एक [[ चिपचिपा | | #एक स्नेहक, जो एक [[ चिपचिपा |श्यान]] द्रव होना चाहिए। | ||
# | #बेयरिंग और जर्नल के बीच द्रव का द्रवगतिक प्रवाह व्यवहार। | ||
#जिन सतहों के बीच द्रव फिल्में | #जिन सतहों के बीच द्रव फिल्में गति करती हैं, उन्हें अभिसारी होना चाहिए। | ||
द्रवगतिक (पूर्ण फिल्म) स्नेहन तब प्राप्त होता है जब स्नेहक की एक ससंजक फिल्म द्वारा दो संगम सतहों को पूर्णतः पृथक किया जाता है। | |||
इस प्रकार फिल्म की मोटाई सतहों की संयुक्त खुरदरापन से अधिक हो जाती है। सीमा-परत स्नेहन की तुलना में घर्षण का गुणांक कम है। | इस प्रकार फिल्म की मोटाई सतहों की संयुक्त खुरदरापन से अधिक हो जाती है। सीमा-परत स्नेहन की तुलना में घर्षण का गुणांक कम है। द्रवगतिक स्नेहन चलती भागों में पहनने से रोकता है, और धातु से धातु के संपर्क को रोकता है। | ||
द्रवगतिक स्नेहन के लिए पतली, अभिसरण द्रव फिल्मों की आवश्यकता होती है। ये द्रव पदार्थ द्रव या गैस हो सकते हैं, जब तक वे चिपचिपाहट प्रदर्शित करते हैं। कंप्यूटर पंखे और स्पिनिंग डिवाइस में, हार्ड डिस्क ड्राइव की तरह, सिर द्रवगतिक स्नेहन द्वारा समर्थित होते हैं जिसमें द्रव फिल्म वातावरण होती है। | |||
इन फिल्मों का पैमाना माइक्रोमीटर के क्रम में होता है। उनका अभिसरण उन सतहों पर सामान्य | इन फिल्मों का पैमाना माइक्रोमीटर के क्रम में होता है। उनका अभिसरण उन सतहों पर सामान्य दाब बनाता है जिनसे वे संपर्क करते हैं, उन्हें अलग करने के लिए मजबूर करते हैं। | ||
[[Image:Miba Journal Bearing.jpg|thumb|मीबा | [[Image:Miba Journal Bearing.jpg|thumb|मीबा द्रवगतिक टिल्टिंग पैड जर्नल बेयरिंग|218x218px]]तीन प्रकार के बेयरिंगों में शामिल हैं: | ||
*स्व-अभिनय: फिल्म सापेक्ष गति के कारण मौजूद होती है। उदा. सर्पिल नाली | *स्व-अभिनय: फिल्म सापेक्ष गति के कारण मौजूद होती है। उदा. सर्पिल नाली बेयरिंग। | ||
*निचोड़ फिल्म: सापेक्ष सामान्य गति के कारण फिल्म मौजूद है। | *निचोड़ फिल्म: सापेक्ष सामान्य गति के कारण फिल्म मौजूद है। | ||
*बाहरी | *बाहरी दाब: बाहरी दाब के कारण फिल्म मौजूद है। | ||
वैचारिक रूप से | वैचारिक रूप से बेयरिंगों को दो प्रमुख ज्यामितीय वर्गों के रूप में माना जा सकता है: बेयरिंग-जर्नल (एंटी-घर्षण), और प्लेन-स्लाइडर (घर्षण)। | ||
[[ रेनॉल्ड्स समीकरण |रेनॉल्ड्स समीकरण]] का उपयोग | [[ रेनॉल्ड्स समीकरण |रेनॉल्ड्स समीकरण]] का उपयोग द्रव पदार्थों के लिए शासी सिद्धांतों को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। ध्यान दें कि जब गैसों का उपयोग किया जाता है, तो उनकी व्युत्पत्ति अधिक शामिल होती है। | ||
पतली फिल्मों के बारे में सोचा जा सकता है कि उन पर | पतली फिल्मों के बारे में सोचा जा सकता है कि उन पर दाब और चिपचिपी ताकतें काम कर रही हैं। चूँकि वेग में अंतर होता है इसलिए सतह कर्षण सदिशों में अंतर होगा। बड़े पैमाने पर संरक्षण के कारण हम दाब में वृद्धि भी मान सकते हैं, जिससे शरीर की ताकत अलग हो जाती है। | ||
* | *द्रवगतिक स्नेहन - विशेषताएं: | ||
*#लोड बढ़ने पर न्यूनतम मोटाई के बिंदु पर द्रव फिल्म मोटाई में घट जाती है | *#लोड बढ़ने पर न्यूनतम मोटाई के बिंदु पर द्रव फिल्म मोटाई में घट जाती है | ||
*#भार के कारण फिल्म की मोटाई घटने से द्रव द्रव्यमान के भीतर | *#भार के कारण फिल्म की मोटाई घटने से द्रव द्रव्यमान के भीतर दाब बढ़ जाता है | ||
*#द्रव द्रव्यमान के भीतर | *#द्रव द्रव्यमान के भीतर दाब न्यूनतम निकासी के करीब पहुंचने वाले किसी बिंदु पर सबसे बड़ा होता है और अधिकतम निकासी के बिंदु पर सबसे कम होता है (विचलन के कारण) | ||
*# | *#दाब बढ़ने पर चिपचिपाहट बढ़ जाती है (कतरनी के लिए अधिक प्रतिरोध) | ||
*#अधिक चिपचिपे | *#अधिक चिपचिपे द्रव पदार्थों के उपयोग से न्यूनतम निकासी के बिंदु पर फिल्म की मोटाई बढ़ जाती है | ||
*#समान भार के साथ द्रव की श्यानता बढ़ने पर दाब बढ़ता है | *#समान भार के साथ द्रव की श्यानता बढ़ने पर दाब बढ़ता है | ||
*#दिए गए भार और द्रव के साथ, गति बढ़ने पर फिल्म की मोटाई बढ़ेगी | *#दिए गए भार और द्रव के साथ, गति बढ़ने पर फिल्म की मोटाई बढ़ेगी | ||
*#स्नेहक की चिपचिपाहट अधिक होने पर द्रव का घर्षण बढ़ जाता है | *#स्नेहक की चिपचिपाहट अधिक होने पर द्रव का घर्षण बढ़ जाता है | ||
* | * द्रवगतिक स्थिति - द्रव वेग: | ||
*#द्रव का वेग जर्नल या राइडर के वेग पर निर्भर करता है | *#द्रव का वेग जर्नल या राइडर के वेग पर निर्भर करता है | ||
*# आपेक्षिक वेग में वृद्धि जर्नल | *# आपेक्षिक वेग में वृद्धि जर्नल बेयरिंग केंद्रों की विलक्षणता में कमी की ओर जाता है | ||
*# यह अधिक न्यूनतम फिल्म मोटाई के साथ है | *# यह अधिक न्यूनतम फिल्म मोटाई के साथ है | ||
* | * द्रवगतिक स्थिति - भार: | ||
*# लोड बढ़ने से फिल्म की न्यूनतम मोटाई घट जाती है | *# लोड बढ़ने से फिल्म की न्यूनतम मोटाई घट जाती है | ||
*# फिल्म द्रव्यमान के भीतर एक प्रतिकारी बल प्रदान करने के लिए | *# फिल्म द्रव्यमान के भीतर एक प्रतिकारी बल प्रदान करने के लिए दाब भी बढ़ाता है | ||
*# | *# दाब सभी दिशाओं में कार्य करता है, इसलिए यह बेयरिंग के सिरों से तेल को निचोड़ता है | ||
*# | *#दाब बढ़ने से द्रव की चिपचिपाहट बढ़ जाती है | ||
बेयरिंग विशेषता संख्या: चूँकि चिपचिपाहट, वेग और भार एक द्रवगतिक स्थिति की विशेषताओं को निर्धारित करते हैं, फिल्म की मोटाई पर इनके प्रभावों के आधार पर एक बेयरिंग विशेषता संख्या विकसित की गई थी। | |||
: वेग में वृद्धि न्यूनतम बढ़ जाती है। फिल्म की मोटाई | : वेग में वृद्धि न्यूनतम बढ़ जाती है। फिल्म की मोटाई | ||
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: श्यानता × वेग/इकाई भार = एक आयाम रहित संख्या = C | : श्यानता × वेग/इकाई भार = एक आयाम रहित संख्या = C | ||
C को '''' | C को ''''बेयरिंग विशेषता संख्या'''<nowiki/>' के रूप में जाना जाता है। | ||
C का मान कुछ हद तक इस बात का संकेत देता है कि | C का मान कुछ हद तक इस बात का संकेत देता है कि द्रवगतिक स्नेहन होगा या नहीं | ||
== संचालन के लक्षण == | == संचालन के लक्षण == | ||
समान लोड रेटिंग वाले अन्य | समान लोड रेटिंग वाले अन्य बेयरिंगों की तुलना में द्रव बेयरिंग अपेक्षाकृत सस्ते हो सकते हैं। बेयरिंग काम कर रहे द्रव पदार्थ में रखने के लिए मुहरों के साथ दो चिकनी सतहों के रूप में सरल हो सकती है। इसके विपरीत, एक पारंपरिक रोलिंग-एलिमेंट बेयरिंग को जटिल आकार वाले कई उच्च-सटीक रोलर्स की आवश्यकता हो सकती है। द्रवस्थैतिक और कई गैस बेयरिंगों में बाहरी पंपों की जटिलता और खर्च होता है। | ||
अधिकांश द्रव | अधिकांश द्रव बेयरिंगों को बहुत कम या कोई रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है, और लगभग असीमित जीवन होता है। पारंपरिक [[ रोलिंग-तत्व असर |रोलिंग-तत्व बेयरिंग]] का जीवन सामान्यतः कम होता है और नियमित रखरखाव की आवश्यकता होती है। पंप किए गए हाइड्रोस्टैटिक और [[ एरोस्टैटिक (गैस) |एरोस्टैटिक]] (गैस) बेयरिंग डिज़ाइन कम घर्षण को शून्य गति तक बनाए रखते हैं और स्टार्ट/स्टॉप वियर की आवश्यकता नहीं होती है, बशर्ते पंप विफल न हो। | ||
द्रव | द्रव बेयरिंगों में सामान्यतः बहुत कम घर्षण होता है - यांत्रिक बेयरिंगों की तुलना में कहीं बेहतर। द्रव बेयरिंग में घर्षण का एक स्रोत द्रव की चिपचिपाहट है जो गतिशील घर्षण की ओर जाता है जो गति के साथ बढ़ता है, लेकिन स्थैतिक घर्षण सामान्यतः नगण्य होता है। द्रवस्थैतिक गैस बेयरिंग बहुत तेज गति पर भी सबसे कम घर्षण बेयरिंगों में से हैं। हालांकि, कम द्रव चिपचिपाहट का मतलब सामान्यतः बेयरिंग वाली सतहों से द्रव पदार्थ का तेजी से रिसाव होता है, इस प्रकार पंपों के लिए बढ़ी हुई शक्ति या सील से घर्षण की आवश्यकता होती है। | ||
जब एक रोलर या बॉल को भारी भरकम लोड किया जाता है, तो | जब एक रोलर या बॉल को भारी भरकम लोड किया जाता है, तो द्रव बेयरिंग में क्लीयरेंस होते हैं जो मैकेनिकल बेयरिंग की तुलना में लोड के तहत कम बदलते हैं ("कड़े" होते हैं)। ऐसा लग सकता है कि बेयरिंग स्टिफनेस, जैसा कि अधिकतम डिजाइन लोड के साथ होता है, औसत द्रव प्रेशर और बेयरिंग सरफेस एरिया का एक साधारण कार्य होगा। व्यवहार में, जब बेयरिंग वाली सतहों को एक साथ दबाया जाता है, तो द्रव का बहिर्वाह संकुचित होता है। यह बेयरिंग वाले चेहरों के बीच द्रव के दाब को काफी बढ़ा देता है। चूँकि द्रव धारण करने वाले चेहरे रोलिंग सतहों की तुलना में तुलनात्मक रूप से बड़े हो सकते हैं, यहां तक कि छोटे द्रव दाब के अंतर भी बड़े बहाल करने वाले बलों का कारण बनते हैं, जो अंतराल को बनाए रखते हैं। | ||
हालांकि, डिस्क ड्राइव जैसे हल्के भार वाले | हालांकि, डिस्क ड्राइव जैसे हल्के भार वाले बेयरिंगों में, सामान्य गेंद बेयरिंग कठोरता ~ 10 ^ 7 एमएन / एम है। तुलनीय द्रव बेयरिंगों में ~ 10^6 MN/m की कठोरता होती है।{{Citation needed|date=September 2009}} इस वजह से, कुछ द्रव बेयरिंग, विशेष रूप से द्रवस्थैतिक बेयरिंग, कठोरता को बढ़ाने के लिए बेयरिंग को प्री-लोड करने के लिए जानबूझकर डिज़ाइन किए गए हैं। | ||
द्रव | द्रव बेयरिंग प्रायः स्वाभाविक रूप से महत्वपूर्ण भिगोना जोड़ते हैं। यह जर्नल बेयरिंग (कभी-कभी शंक्वाकार या रॉकिंग मोड कहा जाता है) की जाइरोस्कोपिक आवृत्तियों पर प्रतिध्वनि को कम करने में मदद करता है। | ||
एक यांत्रिक | एक यांत्रिक बेयरिंग बनाना बहुत मुश्किल है जो परमाणु रूप से चिकना और गोल हो; और यांत्रिक बेयरिंग केन्द्रापसारक बल के कारण उच्च गति के संचालन में ख़राब हो जाते हैं। इसके विपरीत, मामूली खामियों और मामूली विकृतियों के लिए द्रव बेयरिंग स्वयं सही होते हैं। | ||
रोलिंग-एलिमेंट | रोलिंग-एलिमेंट बेयरिंग की तुलना में द्रव बेयरिंग सामान्यतः शांत और चिकनी (अधिक सुसंगत घर्षण) होती हैं। उदाहरण के लिए, द्रव बेयरिंग के साथ निर्मित हार्ड डिस्क ड्राइव में 20-24 [[ डेसिबल |डेसिबल]] के क्रम पर बेयरिंग/मोटर्स के लिए शोर रेटिंग होती है, जो शांत कमरे के पृष्ठभूमि शोर से थोड़ी अधिक होती है। रोलिंग-एलिमेंट बेयरिंग पर आधारित ड्राइव सामान्यतः कम से कम 4 dB नॉइज़ियर होते हैं। | ||
बॉल या रोलिंग एलिमेंट | बॉल या रोलिंग एलिमेंट बेयरिंग की तुलना में द्रव बेयरिंग को कम NRRO (नॉन रिपीटेबल रन आउट) के साथ बनाया जा सकता है। यह आधुनिक हार्ड डिस्क ड्राइव और अल्ट्रा सटीक स्पिंडल में महत्वपूर्ण हो सकता है। | ||
कम्प्रेसर में शाफ्ट का समर्थन करने और पता लगाने के लिए टिल्टिंग पैड | कम्प्रेसर में शाफ्ट का समर्थन करने और पता लगाने के लिए टिल्टिंग पैड बेयरिंग का उपयोग रेडियल बेयरिंग के रूप में किया जाता है। | ||
=== नुकसान === | === नुकसान === | ||
* | *बेयरिंगों को घिसाव से बचाने के लिए दाब बनाए रखना चाहिए और दाब पड़ने पर हीड्रास्टाटिक प्रकार पूरी तरह से स्थिर हो सकते हैं। | ||
*कुल मिलाकर बिजली की खपत | *कुल मिलाकर बिजली की खपत सामान्यतः बॉल बेयरिंग की तुलना में अधिक होती है। | ||
*बिजली की खपत और कठोरता या नमी तापमान के साथ काफी भिन्न होती है, जो व्यापक तापमान सीमा स्थितियों में | *बिजली की खपत और कठोरता या नमी तापमान के साथ काफी भिन्न होती है, जो व्यापक तापमान सीमा स्थितियों में द्रव बेयरिंग के डिजाइन और संचालन को जटिल बनाती है। | ||
*कई प्रकार के द्रव | *कई प्रकार के द्रव बेयरिंग विनाशकारी रूप से सदमे की स्थिति या आपूर्ति दाब के अप्रत्याशित नुकसान के तहत जब्त कर सकते हैं। बॉल बेयरिंग अधिक धीरे-धीरे बिगड़ते हैं और ध्वनिक लक्षण प्रदान करते हैं। | ||
*बॉल बेयरिंग में केज फ्रीक्वेंसी वाइब्रेशन की तरह, हाफ फ्रीक्वेंसी भंवर एक | *बॉल बेयरिंग में केज फ्रीक्वेंसी वाइब्रेशन की तरह, हाफ फ्रीक्वेंसी भंवर एक बेयरिंग अस्थिरता है जो सनकी [[ अग्रगमन |अग्रगमन]] उत्पन्न करती है जिससे खराब प्रदर्शन और कम जीवन हो सकता है। | ||
*द्रव का रिसाव; | *द्रव का रिसाव; बेयरिंग में द्रव रखना द्रव प्रकार के लिए एक चुनौती हो सकती है, कुछ स्थितियों में वैक्यूम रिकवरी और निस्पंदन की आवश्यकता हो सकती है। | ||
*तेल द्रव | *तेल द्रव बेयरिंग उन वातावरणों में अव्यावहारिक हैं जहां तेल रिसाव विनाशकारी हो सकता है या जहां रखरखाव किफायती नहीं है। | ||
* | *बेयरिंग वाले "पैड" को प्रायः जोड़े या ट्रिपल में इस्तेमाल करना पड़ता है ताकि बेयरिंग को झुकाने और एक तरफ से द्रव पदार्थ खोने से बचा जा सके। | ||
*ग्रीस रहित यांत्रिक | *ग्रीस रहित यांत्रिक बेयरिंगों के विपरीत, द्रव बेयरिंग कुछ विशेष वैज्ञानिक अनुसंधान अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक बेहद कम तापमान पर काम नहीं कर सकते। | ||
== कुछ द्रव | == कुछ द्रव बेयरिंग == | ||
[[ आइस स्केटिंग |आइस स्केटिंग]] एक हाइड्रोडायनेमिक फ्लूइड बेयरिंग बनाते हैं जहां स्केट और बर्फ पानी की एक परत से अलग हो जाते हैं। | [[ आइस स्केटिंग |आइस स्केटिंग]] एक हाइड्रोडायनेमिक फ्लूइड बेयरिंग बनाते हैं जहां स्केट और बर्फ पानी की एक परत से अलग हो जाते हैं। | ||
=== पन्नी | === पन्नी बेयरिंग === | ||
{{Main|Foil bearing}} | {{Main|Foil bearing}} | ||
[[ पन्नी असर |फ़ॉइल | [[ पन्नी असर |फ़ॉइल बेयरिंग]] एक प्रकार का फ़्लूइड डायनामिक एयर बेयरिंग है जिसे 1960 के दशक में [[ Garrett AiResearch |Garrett AiResearch]] द्वारा हाई स्पीड टर्बाइन अनुप्रयोगों में पेश किया गया था। वे काम कर रहे द्रव पदार्थ के रूप में एक गैस का उपयोग करते हैं, सामान्यतः हवा, और किसी बाहरी दाब प्रणाली की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन स्पिन-अप और स्पिन-डाउन के दौरान पहनने से रोकने के लिए सावधानीपूर्वक डिजाइन की आवश्यकता होती है जब बेयरिंग भौतिक संपर्क बनाता है। | ||
=== पानी-चिकनाई रबर | === पानी-चिकनाई रबर बेयरिंग === | ||
वाटर-लुब्रिकेटेड रबर बेयरिंग में लंबे बेलनाकार धातु का खोल होता है जो अक्षीय खांचे द्वारा अलग किए गए कई रबर स्टैव को होस्ट करता है। बेयरिंग के उपयोग के तीन प्रमुख लाभ हैं: (i) | वाटर-लुब्रिकेटेड रबर बेयरिंग में लंबे बेलनाकार धातु का खोल होता है जो अक्षीय खांचे द्वारा अलग किए गए कई रबर स्टैव को होस्ट करता है। बेयरिंग के उपयोग के तीन प्रमुख लाभ हैं: (i) बेयरिंग के माध्यम से जाने वाले पंप किए गए पानी को स्नेहक के रूप में आसानी से उपयोग किया जाता है, जो पंप संचालन लागत को कम करता है; (ii) जल प्रवाह गर्मी और महीन कणों को बेयरिंग वाले खांचे से दूर ले जाता है; और (iii) रबर का प्राकृतिक लचीलापन बेयरिंग को झटके और कंपन अवशोषण और पहनने के प्रतिरोध के लिए अच्छा गुण देता है। वाटर लुब्रिकेटेड रबर बेयरिंग मिश्रित स्नेहन की स्थिति में काम करते हैं।[[:en:Fluid_bearing#cite_note-5|<sup>[5]</sup>]] | ||
[[File:Collection of air bearings from Specialty Components.jpg|thumb|225x225px|रैखिक और घूर्णी गति प्रदान करने के लिए प्रयुक्त वायु | [[File:Collection of air bearings from Specialty Components.jpg|thumb|225x225px|रैखिक और घूर्णी गति प्रदान करने के लिए प्रयुक्त वायु बेयरिंग]] | ||
=== वायु | === वायु बेयरिंग === | ||
[[File:Luftlagerung einer Hochfrequenz-Spindel für das Leiterplattenbohren.jpg|thumb|225x225px|प्रिंटेड सर्किट बोर्ड के लिए ड्रिल स्पिंडल पर एयर बेयरिंग]] | [[File:Luftlagerung einer Hochfrequenz-Spindel für das Leiterplattenbohren.jpg|thumb|225x225px|प्रिंटेड सर्किट बोर्ड के लिए ड्रिल स्पिंडल पर एयर बेयरिंग]] | ||
संपर्क-रोलर | संपर्क-रोलर बेयरिंग के विपरीत, एक एयर बेयरिंग (या एयर कॉस्टर) सतहों के बीच अत्यधिक कम घर्षण लोड-बेयरिंग इंटरफ़ेस प्रदान करने के लिए दाब वाली हवा की एक पतली फिल्म का उपयोग करता है। दो सतहें स्पर्श नहीं करती हैं। गैर-संपर्क होने के कारण, एयर बेयरिंग घर्षण, घिसाव, कणों और स्नेहक से निपटने की पारंपरिक बेयरिंग संबंधी समस्याओं से बचते हैं, और सटीक स्थिति में विशिष्ट लाभ प्रदान करते हैं, जैसे कि बैकलैश और स्टिक्शन की कमी, साथ ही उच्च गति वाले अनुप्रयोगों में। | ||
बेयरिंग की द्रव फिल्म वह हवा है जो बेयरिंग वाली सतह पर बेयरिंग के माध्यम से बहती है। एयर बेयरिंग का डिज़ाइन ऐसा है कि, हालाँकि हवा लगातार बेयरिंग गैप से निकलती है, बेयरिंग के चेहरों के बीच का दाब काम के भार का समर्थन करने के लिए पर्याप्त है। यह दाब बाह्य रूप से (वायुगतिकीय) या आंतरिक रूप से (वायुगतिकीय) उत्पन्न हो सकता है। | |||
वायुगतिकीय | वायुगतिकीय बेयरिंग केवल उच्च गति वाले अनुप्रयोगों में संचालित किए जा सकते हैं, कम गति पर लोड बेयरिंग के लिए एयरोस्टैटिक बेयरिंग की आवश्यकता होती है। दोनों प्रकारों के लिए अत्यधिक तैयार सतहों और सटीक निर्माण की आवश्यकता होती है। | ||
==== उदाहरण ==== | ==== उदाहरण ==== | ||
एयर हॉकी एक एरोस्टैटिक | एयर हॉकी एक एरोस्टैटिक बेयरिंग पर आधारित खेल है जो कम घर्षण प्रदान करने के लिए पक और खिलाड़ियों के पैडल को निलंबित करता है और इस प्रकार उच्च पक गति को बनाए रखता है। बेयरिंग आवधिक छिद्रों के साथ एक समतल तल का उपयोग करता है जो परिवेशी दाब के ठीक ऊपर हवा प्रदान करता है। पक और पैडल हवा पर टिके रहते हैं। | ||
=== माइकल/किंग्सबरी/मीबा टिल्टिंग-पैड | === माइकल/किंग्सबरी/मीबा टिल्टिंग-पैड द्रव बेयरिंग === | ||
मिशेल/किंग्सबरी फ्लूड डायनामिक टिल्टिंग-पैड | मिशेल/किंग्सबरी फ्लूड डायनामिक टिल्टिंग-पैड बेयरिंग का आविष्कार स्वतंत्र रूप से और लगभग एक साथ ब्रिटिश मूल के ऑस्ट्रेलियाई, एंथोनी जॉर्ज माल्डन मिशेल और अमेरिकी ट्राइबोलॉजिस्ट अल्बर्ट किंग्सबरी दोनों ने किया था। पैड्स को पिवट करने के लिए उपयोग किए जाने वाले दृष्टिकोण में अंतर को छोड़कर दोनों डिज़ाइन लगभग समान थे। माइकेल ने गणितीय रूप से दाब वितरण को व्युत्पन्न किया जहां एक स्पैन-वार लाइन पिवट रखा गया था, जिससे लोड को अधिकतम द्रव दाब के बिंदु के माध्यम से कार्य करने की अनुमति मिली। किंग्सबरी पेटेंट में इस गणितीय दृष्टिकोण का अभाव था, और पैड के धुरी बिंदु को बेयरिंग के ज्यामितीय केंद्र में रखा गया था।[[:en:Fluid_bearing#cite_note-6|<sup>[6]</sup>]] मिशेल का पेटेंट (ब्रिटेन और ऑस्ट्रेलिया में) 1905 में प्रदान किया गया था, जबकि किंग्सबरी का पहला पेटेंट प्रयास 1907 था। किंग्सबरी का यू.एस. पेटेंट अंततः 1911 में प्रदान किया गया था जब उन्होंने प्रदर्शित किया कि वे कई वर्षों से इस अवधारणा पर काम कर रहे थे। जैसा कि मिशेल के एक लंबे समय के कर्मचारी सिडनी वॉकर ने कहा है, किंग्सबरी का पेटेंट प्रदान करना "एक झटका था जिसे स्वीकार करना मिशेल के लिए कठिन था"। | ||
बेयरिंग में अनुभागीय जूते, या पिवोट्स पर पैड होते हैं। जब बेयरिंग चालू होता है, तो बेयरिंग का घूमने वाला हिस्सा चिपचिपा ड्रैग के माध्यम से ताजा तेल को पैड क्षेत्र में ले जाता है। द्रव दाब पैड को थोड़ा झुका देता है, जिससे जूता और अन्य बेयरिंग वाली सतह के बीच एक संकीर्ण कसना पैदा हो जाता है। इस कसना के पीछे दाबित द्रव का एक कील बनता है, जो गतिमान भागों को अलग करता है। बेयरिंग भार और गति के साथ पैड का झुकाव अनुकूल रूप से बदलता है। विभिन्न डिज़ाइन विवरण ओवरहीटिंग और पैड क्षति से बचने के लिए तेल की निरंतर पुनःपूर्ति सुनिश्चित करते हैं।[[:en:Fluid_bearing#cite_note-SKF_Bearing-7|<sup>[7]</sup>]] | |||
मिशेल/किंग्सबरी | मिशेल/किंग्सबरी द्रव बेयरिंग का उपयोग सैकड़ों टन वजन वाले टर्बाइनों और जनरेटरों को सहारा देने के लिए पनबिजली संयंत्रों सहित हेवी-ड्यूटी रोटेटिंग उपकरणों की एक विस्तृत विविधता में किया जाता है। उनका उपयोग बहुत भारी मशीनरी में भी किया जाता है, जैसे समुद्री प्रोपेलर शाफ्ट। | ||
यह संभावना है कि सर्विस में पहला टिल्टिंग पैड 1907 में जॉर्ज वीमोथ (प्राइवेट) लिमिटेड (ए.जी.एम. मिशेल के मार्गदर्शन में) द्वारा बनाया गया था, जो मरे नदी, विक्टोरिया, ऑस्ट्रेलिया में कोहुना में एक केन्द्रापसारक पंप के लिए मिशेल के प्रकाशित होने के दो साल बाद और प्रकाशित हुआ था। रेनॉल्ड के समीकरण के लिए अपने त्रि-आयामी समाधान का पेटेंट कराया। 1913 तक, समुद्री अनुप्रयोगों के लिए टिल्टिंग-पैड | यह संभावना है कि सर्विस में पहला टिल्टिंग पैड 1907 में जॉर्ज वीमोथ (प्राइवेट) लिमिटेड (ए.जी.एम. मिशेल के मार्गदर्शन में) द्वारा बनाया गया था, जो मरे नदी, विक्टोरिया, ऑस्ट्रेलिया में कोहुना में एक केन्द्रापसारक पंप के लिए मिशेल के प्रकाशित होने के दो साल बाद और प्रकाशित हुआ था। रेनॉल्ड के समीकरण के लिए अपने त्रि-आयामी समाधान का पेटेंट कराया। 1913 तक, समुद्री अनुप्रयोगों के लिए टिल्टिंग-पैड बेयरिंग के महान गुणों को मान्यता दी गई थी। बेयरिंग के साथ फिट होने वाला पहला ब्रिटिश जहाज क्रॉस-चैनल स्टीमबोट द पेरिस था, लेकिन प्रथम विश्व युद्ध के दौरान कई नौसैनिक जहाजों को समान रूप से सुसज्जित किया गया था। व्यावहारिक परिणाम शानदार थे - परेशानी वाला थ्रस्ट ब्लॉक नाटकीय रूप से छोटा और हल्का हो गया, काफी अधिक कुशल, और उल्लेखनीय रूप से रखरखाव की परेशानी से मुक्त हो गया। यह अनुमान लगाया गया था कि रॉयल नेवी ने अकेले 1918 में मिशेल के टिल्टिंग-पैड बेयरिंग को फिट करने के परिणामस्वरूप 500,000 पाउंड के मूल्य पर कोयले की बचत की। | ||
एएसएमई (संदर्भ लिंक देखें) के अनुसार, अमेरिका में पहला मिचेल/किंग्सबरी | एएसएमई (संदर्भ लिंक देखें) के अनुसार, अमेरिका में पहला मिचेल/किंग्सबरी द्रव बेयरिंग होल्टवुड हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट (लैंकेस्टर, पेन्सिलवेनिया, यूएस के पास सुशेखना नदी पर) में 1912 में स्थापित किया गया था। 2.25-टन बेयरिंग सपोर्ट करता है लगभग 165 टन के घूमने वाले द्रव्यमान के साथ एक पानी टरबाइन और बिजली जनरेटर और पानी टरबाइन दाब और 40 टन जोड़ते हैं। बेयरिंग 1912 से लगभग निरंतर सेवा में है, जिसमें कोई पुर्जा नहीं बदला गया है। ASME ने बताया कि यह अभी भी 2000 तक सेवा में था। 2002 तक, निर्माता का अनुमान है कि होल्टवुड में बेयरिंग का रखरखाव-मुक्त जीवन लगभग 1,300 वर्षों का होना चाहिए। | ||
अब तक टिल्टिंग पैड | अब तक टिल्टिंग पैड बेयरिंग विस्तारक, पंप, गैस या स्टीम टर्बाइन या कंप्रेशर्स जैसे रोटेटिंग उपकरण के लिए एक आवश्यक भूमिका निभाते हैं। 20वीं सदी की शुरुआत से इस्तेमाल किए जाने वाले पारंपरिक बैबिट बेयरिंग के आगे मीबा जैसे आधुनिक निर्माता अन्य सामग्रियों का इस्तेमाल करते हैं, उदाहरण के लिए कांस्य या कॉपर-क्रोमियम और साथ ही बेयरिंग के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए।[[:en:Fluid_bearing#cite_note-8|<sup>[8]</sup>]] | ||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
* सादे | * सादे बेयरिंग | ||
* कुगेल फव्वारा | * कुगेल फव्वारा | ||
== संदर्भ == | == संदर्भ == | ||
Revision as of 13:02, 28 January 2023
द्रव बेयरिंग ऐसे बेयरिंग होते हैं जिनमें भार को धारक सतहों के बीच तीव्र गतिमान दाबित द्रव या गैस की एक पतली परत द्वारा सहारा दिया जाता है।[1] चूँकि गतिमान भागों के बीच कोई संपर्क नहीं होता है, अतः यहाँ कोई सर्पी घर्षण नहीं होता है, जिससे द्रव बेयरिंगों में कई अन्य प्रकार के बेयरिंगों की तुलना में कम घर्षण, घिसाव और कंपन होता है। इस प्रकार, सुचारु रूप से संचालित किये जाने पर कुछ द्रव बेयरिंगों के लिए लगभग शून्य घिसाव संभव है।[1]
इन्हें साधारण रूप से दो प्रकारों, द्रव गतिक बेयरिंग (इसे हाइड्रोडाइनैमिक बेयरिंग के रूप में भी जाना जाता है) और द्रवस्थैतिक बेयरिंग में वर्गीकृत किया जा सकता है। द्रवस्थैतिक बेयरिंग बाह्य दाबित द्रव बेयरिंग होते हैं, जहाँ द्रव सामान्यतः तेल, जल या वायु होता है, और इस पर एक पंप द्वारा दाब आरोपित किया जाता है। द्रवगतिक बेयरिंग जर्नल की उच्च गति (द्रव पर स्थित शाफ्ट का हिस्सा) पर निर्भर करते हैं जिससे फलकों के बीच एक कील में द्रव पर दाब आरोपित किया जा सके। द्रव बेयरिंग प्रायः उच्च भार, उच्च गति या उच्च परिशुद्धता अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं जहाँ साधारण गुलिका (बॉल) बेयरिंग का जीवनकाल छोटा होता है या उच्च ध्वनि और कंपन उत्पन्न करते हैं। लागत कम करने के लिए भी इनका उपयोग तीव्रता से किया गया है। उदाहरण के लिए, हार्ड डिस्क ड्राइव मोटर द्रव बेयरिंग इनके द्वारा प्रतिस्थापित बॉल बेयरिंग की तुलना में शांत और सस्ते दोनों हैं। इसके अनुप्रयोग बहुत बहुमुखी हैं और यहाँ तक कि इसका उपयोग लीडस्क्रू जैसी जटिल ज्यामिति में भी किया जा सकता है।[2]
द्रव बेयरिंग का आविष्कार संभवतः फ्रांसीसी सिविल अभियंता एलडी गिरार्ड द्वारा किया गया था, जिन्होंने वर्ष 1852 में रेलवे प्रणोदन की एक प्रणाली का प्रस्ताव रखा था जिसमें जल से भरे हुए द्रवचालित बेयरिंग सम्मिलित थे।[3][1]
संचालन
द्रव बेयरिंग संपर्कहीन बेयरिंग होते हैं जो गतिमान बेयरिंग सतहों के बीच तीव्र गतिमान दाबित द्रव या गैस तरल की एक पतली परत का उपयोग करते हैं, जो सामान्यतः घूर्णी शाफ्ट के चारों ओर या नीचे बंद होते हैं।[1] यहाँ गतिमान हिस्से संपर्क में नहीं आते हैं, इसलिए कोई सर्पी घर्षण नहीं होता है; भार बल एकल रूप से गतिमान द्रव के दाब द्वारा समर्थित होता है। द्रव को बेयरिंग में लाने की दो मुख्य विधियाँ हैं:
- द्रव स्थिर, द्रवस्थैतिक और कई गैस या वायु बेयरिंगों में, द्रव को छिद्र या छिद्रित सामग्री के माध्यम से उत्तेजित किया जाता है। इस प्रकार के बेयरिंगों को शाफ्ट स्थिति नियंत्रण प्रणाली से सुसज्जित किया जाना चाहिए, जो घूर्णन की गति और शाफ्ट भार के अनुसार द्रव के दाब और खपत को समायोजित करता है।[4]
- द्रव-गतिक बेयरिंगों में, बेयरिंग घूर्णन द्रव पदार्थ का चूषण बेयरिंग की आंतरिक सतह पर करता है, जिससे शाफ्ट के नीचे या उसके चारों ओर एक स्नेहन कील का निर्माण होता है।
द्रवस्थैतिक बेयरिंग एक बाह्य पंप पर निर्भर करते हैं। इस पंप द्वारा आवश्यक शक्ति, बेयरिंग घर्षण और अन्य जैसी निकाय की ऊर्जा हानि में योगदान देती है। बेहतर सीलें रिसाव दर और पम्पिंग शक्ति को कम कर सकती हैं, लेकिन घर्षण को बढ़ा सकती हैं।
द्रवगतिक बेयरिंग, बेयरिंग में द्रव के चूषण के लिए बेयरिंग की गति पर निर्भर करते हैं, और इनमें संरचना से कम गति पर या प्रारंभ होने और रुकने के दौरान उच्च घर्षण और कम जीवनकाल हो सकता है। द्रवगतिक बेयरिंग को हानि से बचाने के लिए प्रारंभ करने और सुषुप्त (शटडाउन) करने के लिए एक बाह्य पंप या द्वितीयक बेयरिंग का उपयोग किया जा सकता है। द्वितीयक बेयरिंग में उच्च घर्षण और कम संचालन जीवनकाल हो सकता है, लेकिन यदि बेयरिंग बार-बार प्रारंभ होती है और बंद होती है तो इसमें एक अच्छा समग्र सेवा जीवनकाल होता है।
द्रवगतिक स्नेहन
द्रवगतिक (एचडी) स्नेहन (जिसे द्रव-फिल्म स्नेहन के रूप में भी जाना जाता है) में निम्न आवश्यक तत्व होते हैं:
- एक स्नेहक, जो एक श्यान द्रव होना चाहिए।
- बेयरिंग और जर्नल के बीच द्रव का द्रवगतिक प्रवाह व्यवहार।
- जिन सतहों के बीच द्रव फिल्में गति करती हैं, उन्हें अभिसारी होना चाहिए।
द्रवगतिक (पूर्ण फिल्म) स्नेहन तब प्राप्त होता है जब स्नेहक की एक ससंजक फिल्म द्वारा दो संगम सतहों को पूर्णतः पृथक किया जाता है।
इस प्रकार फिल्म की मोटाई सतहों की संयुक्त खुरदरापन से अधिक हो जाती है। सीमा-परत स्नेहन की तुलना में घर्षण का गुणांक कम है। द्रवगतिक स्नेहन चलती भागों में पहनने से रोकता है, और धातु से धातु के संपर्क को रोकता है।
द्रवगतिक स्नेहन के लिए पतली, अभिसरण द्रव फिल्मों की आवश्यकता होती है। ये द्रव पदार्थ द्रव या गैस हो सकते हैं, जब तक वे चिपचिपाहट प्रदर्शित करते हैं। कंप्यूटर पंखे और स्पिनिंग डिवाइस में, हार्ड डिस्क ड्राइव की तरह, सिर द्रवगतिक स्नेहन द्वारा समर्थित होते हैं जिसमें द्रव फिल्म वातावरण होती है।
इन फिल्मों का पैमाना माइक्रोमीटर के क्रम में होता है। उनका अभिसरण उन सतहों पर सामान्य दाब बनाता है जिनसे वे संपर्क करते हैं, उन्हें अलग करने के लिए मजबूर करते हैं।
तीन प्रकार के बेयरिंगों में शामिल हैं:
- स्व-अभिनय: फिल्म सापेक्ष गति के कारण मौजूद होती है। उदा. सर्पिल नाली बेयरिंग।
- निचोड़ फिल्म: सापेक्ष सामान्य गति के कारण फिल्म मौजूद है।
- बाहरी दाब: बाहरी दाब के कारण फिल्म मौजूद है।
वैचारिक रूप से बेयरिंगों को दो प्रमुख ज्यामितीय वर्गों के रूप में माना जा सकता है: बेयरिंग-जर्नल (एंटी-घर्षण), और प्लेन-स्लाइडर (घर्षण)।
रेनॉल्ड्स समीकरण का उपयोग द्रव पदार्थों के लिए शासी सिद्धांतों को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। ध्यान दें कि जब गैसों का उपयोग किया जाता है, तो उनकी व्युत्पत्ति अधिक शामिल होती है।
पतली फिल्मों के बारे में सोचा जा सकता है कि उन पर दाब और चिपचिपी ताकतें काम कर रही हैं। चूँकि वेग में अंतर होता है इसलिए सतह कर्षण सदिशों में अंतर होगा। बड़े पैमाने पर संरक्षण के कारण हम दाब में वृद्धि भी मान सकते हैं, जिससे शरीर की ताकत अलग हो जाती है।
- द्रवगतिक स्नेहन - विशेषताएं:
- लोड बढ़ने पर न्यूनतम मोटाई के बिंदु पर द्रव फिल्म मोटाई में घट जाती है
- भार के कारण फिल्म की मोटाई घटने से द्रव द्रव्यमान के भीतर दाब बढ़ जाता है
- द्रव द्रव्यमान के भीतर दाब न्यूनतम निकासी के करीब पहुंचने वाले किसी बिंदु पर सबसे बड़ा होता है और अधिकतम निकासी के बिंदु पर सबसे कम होता है (विचलन के कारण)
- दाब बढ़ने पर चिपचिपाहट बढ़ जाती है (कतरनी के लिए अधिक प्रतिरोध)
- अधिक चिपचिपे द्रव पदार्थों के उपयोग से न्यूनतम निकासी के बिंदु पर फिल्म की मोटाई बढ़ जाती है
- समान भार के साथ द्रव की श्यानता बढ़ने पर दाब बढ़ता है
- दिए गए भार और द्रव के साथ, गति बढ़ने पर फिल्म की मोटाई बढ़ेगी
- स्नेहक की चिपचिपाहट अधिक होने पर द्रव का घर्षण बढ़ जाता है
- द्रवगतिक स्थिति - द्रव वेग:
- द्रव का वेग जर्नल या राइडर के वेग पर निर्भर करता है
- आपेक्षिक वेग में वृद्धि जर्नल बेयरिंग केंद्रों की विलक्षणता में कमी की ओर जाता है
- यह अधिक न्यूनतम फिल्म मोटाई के साथ है
- द्रवगतिक स्थिति - भार:
- लोड बढ़ने से फिल्म की न्यूनतम मोटाई घट जाती है
- फिल्म द्रव्यमान के भीतर एक प्रतिकारी बल प्रदान करने के लिए दाब भी बढ़ाता है
- दाब सभी दिशाओं में कार्य करता है, इसलिए यह बेयरिंग के सिरों से तेल को निचोड़ता है
- दाब बढ़ने से द्रव की चिपचिपाहट बढ़ जाती है
बेयरिंग विशेषता संख्या: चूँकि चिपचिपाहट, वेग और भार एक द्रवगतिक स्थिति की विशेषताओं को निर्धारित करते हैं, फिल्म की मोटाई पर इनके प्रभावों के आधार पर एक बेयरिंग विशेषता संख्या विकसित की गई थी।
- वेग में वृद्धि न्यूनतम बढ़ जाती है। फिल्म की मोटाई
- गाढ़ेपन में वृद्धि न्यूनतम को बढ़ाती है। फिल्म की मोटाई
- लोड में वृद्धि न्यूनतम घट जाती है। फिल्म की मोटाई
इसलिए,
- श्यानता × वेग/इकाई भार = एक आयाम रहित संख्या = C
C को 'बेयरिंग विशेषता संख्या' के रूप में जाना जाता है।
C का मान कुछ हद तक इस बात का संकेत देता है कि द्रवगतिक स्नेहन होगा या नहीं
संचालन के लक्षण
समान लोड रेटिंग वाले अन्य बेयरिंगों की तुलना में द्रव बेयरिंग अपेक्षाकृत सस्ते हो सकते हैं। बेयरिंग काम कर रहे द्रव पदार्थ में रखने के लिए मुहरों के साथ दो चिकनी सतहों के रूप में सरल हो सकती है। इसके विपरीत, एक पारंपरिक रोलिंग-एलिमेंट बेयरिंग को जटिल आकार वाले कई उच्च-सटीक रोलर्स की आवश्यकता हो सकती है। द्रवस्थैतिक और कई गैस बेयरिंगों में बाहरी पंपों की जटिलता और खर्च होता है।
अधिकांश द्रव बेयरिंगों को बहुत कम या कोई रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है, और लगभग असीमित जीवन होता है। पारंपरिक रोलिंग-तत्व बेयरिंग का जीवन सामान्यतः कम होता है और नियमित रखरखाव की आवश्यकता होती है। पंप किए गए हाइड्रोस्टैटिक और एरोस्टैटिक (गैस) बेयरिंग डिज़ाइन कम घर्षण को शून्य गति तक बनाए रखते हैं और स्टार्ट/स्टॉप वियर की आवश्यकता नहीं होती है, बशर्ते पंप विफल न हो।
द्रव बेयरिंगों में सामान्यतः बहुत कम घर्षण होता है - यांत्रिक बेयरिंगों की तुलना में कहीं बेहतर। द्रव बेयरिंग में घर्षण का एक स्रोत द्रव की चिपचिपाहट है जो गतिशील घर्षण की ओर जाता है जो गति के साथ बढ़ता है, लेकिन स्थैतिक घर्षण सामान्यतः नगण्य होता है। द्रवस्थैतिक गैस बेयरिंग बहुत तेज गति पर भी सबसे कम घर्षण बेयरिंगों में से हैं। हालांकि, कम द्रव चिपचिपाहट का मतलब सामान्यतः बेयरिंग वाली सतहों से द्रव पदार्थ का तेजी से रिसाव होता है, इस प्रकार पंपों के लिए बढ़ी हुई शक्ति या सील से घर्षण की आवश्यकता होती है।
जब एक रोलर या बॉल को भारी भरकम लोड किया जाता है, तो द्रव बेयरिंग में क्लीयरेंस होते हैं जो मैकेनिकल बेयरिंग की तुलना में लोड के तहत कम बदलते हैं ("कड़े" होते हैं)। ऐसा लग सकता है कि बेयरिंग स्टिफनेस, जैसा कि अधिकतम डिजाइन लोड के साथ होता है, औसत द्रव प्रेशर और बेयरिंग सरफेस एरिया का एक साधारण कार्य होगा। व्यवहार में, जब बेयरिंग वाली सतहों को एक साथ दबाया जाता है, तो द्रव का बहिर्वाह संकुचित होता है। यह बेयरिंग वाले चेहरों के बीच द्रव के दाब को काफी बढ़ा देता है। चूँकि द्रव धारण करने वाले चेहरे रोलिंग सतहों की तुलना में तुलनात्मक रूप से बड़े हो सकते हैं, यहां तक कि छोटे द्रव दाब के अंतर भी बड़े बहाल करने वाले बलों का कारण बनते हैं, जो अंतराल को बनाए रखते हैं।
हालांकि, डिस्क ड्राइव जैसे हल्के भार वाले बेयरिंगों में, सामान्य गेंद बेयरिंग कठोरता ~ 10 ^ 7 एमएन / एम है। तुलनीय द्रव बेयरिंगों में ~ 10^6 MN/m की कठोरता होती है।[citation needed] इस वजह से, कुछ द्रव बेयरिंग, विशेष रूप से द्रवस्थैतिक बेयरिंग, कठोरता को बढ़ाने के लिए बेयरिंग को प्री-लोड करने के लिए जानबूझकर डिज़ाइन किए गए हैं।
द्रव बेयरिंग प्रायः स्वाभाविक रूप से महत्वपूर्ण भिगोना जोड़ते हैं। यह जर्नल बेयरिंग (कभी-कभी शंक्वाकार या रॉकिंग मोड कहा जाता है) की जाइरोस्कोपिक आवृत्तियों पर प्रतिध्वनि को कम करने में मदद करता है।
एक यांत्रिक बेयरिंग बनाना बहुत मुश्किल है जो परमाणु रूप से चिकना और गोल हो; और यांत्रिक बेयरिंग केन्द्रापसारक बल के कारण उच्च गति के संचालन में ख़राब हो जाते हैं। इसके विपरीत, मामूली खामियों और मामूली विकृतियों के लिए द्रव बेयरिंग स्वयं सही होते हैं।
रोलिंग-एलिमेंट बेयरिंग की तुलना में द्रव बेयरिंग सामान्यतः शांत और चिकनी (अधिक सुसंगत घर्षण) होती हैं। उदाहरण के लिए, द्रव बेयरिंग के साथ निर्मित हार्ड डिस्क ड्राइव में 20-24 डेसिबल के क्रम पर बेयरिंग/मोटर्स के लिए शोर रेटिंग होती है, जो शांत कमरे के पृष्ठभूमि शोर से थोड़ी अधिक होती है। रोलिंग-एलिमेंट बेयरिंग पर आधारित ड्राइव सामान्यतः कम से कम 4 dB नॉइज़ियर होते हैं।
बॉल या रोलिंग एलिमेंट बेयरिंग की तुलना में द्रव बेयरिंग को कम NRRO (नॉन रिपीटेबल रन आउट) के साथ बनाया जा सकता है। यह आधुनिक हार्ड डिस्क ड्राइव और अल्ट्रा सटीक स्पिंडल में महत्वपूर्ण हो सकता है।
कम्प्रेसर में शाफ्ट का समर्थन करने और पता लगाने के लिए टिल्टिंग पैड बेयरिंग का उपयोग रेडियल बेयरिंग के रूप में किया जाता है।
नुकसान
- बेयरिंगों को घिसाव से बचाने के लिए दाब बनाए रखना चाहिए और दाब पड़ने पर हीड्रास्टाटिक प्रकार पूरी तरह से स्थिर हो सकते हैं।
- कुल मिलाकर बिजली की खपत सामान्यतः बॉल बेयरिंग की तुलना में अधिक होती है।
- बिजली की खपत और कठोरता या नमी तापमान के साथ काफी भिन्न होती है, जो व्यापक तापमान सीमा स्थितियों में द्रव बेयरिंग के डिजाइन और संचालन को जटिल बनाती है।
- कई प्रकार के द्रव बेयरिंग विनाशकारी रूप से सदमे की स्थिति या आपूर्ति दाब के अप्रत्याशित नुकसान के तहत जब्त कर सकते हैं। बॉल बेयरिंग अधिक धीरे-धीरे बिगड़ते हैं और ध्वनिक लक्षण प्रदान करते हैं।
- बॉल बेयरिंग में केज फ्रीक्वेंसी वाइब्रेशन की तरह, हाफ फ्रीक्वेंसी भंवर एक बेयरिंग अस्थिरता है जो सनकी अग्रगमन उत्पन्न करती है जिससे खराब प्रदर्शन और कम जीवन हो सकता है।
- द्रव का रिसाव; बेयरिंग में द्रव रखना द्रव प्रकार के लिए एक चुनौती हो सकती है, कुछ स्थितियों में वैक्यूम रिकवरी और निस्पंदन की आवश्यकता हो सकती है।
- तेल द्रव बेयरिंग उन वातावरणों में अव्यावहारिक हैं जहां तेल रिसाव विनाशकारी हो सकता है या जहां रखरखाव किफायती नहीं है।
- बेयरिंग वाले "पैड" को प्रायः जोड़े या ट्रिपल में इस्तेमाल करना पड़ता है ताकि बेयरिंग को झुकाने और एक तरफ से द्रव पदार्थ खोने से बचा जा सके।
- ग्रीस रहित यांत्रिक बेयरिंगों के विपरीत, द्रव बेयरिंग कुछ विशेष वैज्ञानिक अनुसंधान अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक बेहद कम तापमान पर काम नहीं कर सकते।
कुछ द्रव बेयरिंग
आइस स्केटिंग एक हाइड्रोडायनेमिक फ्लूइड बेयरिंग बनाते हैं जहां स्केट और बर्फ पानी की एक परत से अलग हो जाते हैं।
पन्नी बेयरिंग
फ़ॉइल बेयरिंग एक प्रकार का फ़्लूइड डायनामिक एयर बेयरिंग है जिसे 1960 के दशक में Garrett AiResearch द्वारा हाई स्पीड टर्बाइन अनुप्रयोगों में पेश किया गया था। वे काम कर रहे द्रव पदार्थ के रूप में एक गैस का उपयोग करते हैं, सामान्यतः हवा, और किसी बाहरी दाब प्रणाली की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन स्पिन-अप और स्पिन-डाउन के दौरान पहनने से रोकने के लिए सावधानीपूर्वक डिजाइन की आवश्यकता होती है जब बेयरिंग भौतिक संपर्क बनाता है।
पानी-चिकनाई रबर बेयरिंग
वाटर-लुब्रिकेटेड रबर बेयरिंग में लंबे बेलनाकार धातु का खोल होता है जो अक्षीय खांचे द्वारा अलग किए गए कई रबर स्टैव को होस्ट करता है। बेयरिंग के उपयोग के तीन प्रमुख लाभ हैं: (i) बेयरिंग के माध्यम से जाने वाले पंप किए गए पानी को स्नेहक के रूप में आसानी से उपयोग किया जाता है, जो पंप संचालन लागत को कम करता है; (ii) जल प्रवाह गर्मी और महीन कणों को बेयरिंग वाले खांचे से दूर ले जाता है; और (iii) रबर का प्राकृतिक लचीलापन बेयरिंग को झटके और कंपन अवशोषण और पहनने के प्रतिरोध के लिए अच्छा गुण देता है। वाटर लुब्रिकेटेड रबर बेयरिंग मिश्रित स्नेहन की स्थिति में काम करते हैं।[5]
वायु बेयरिंग
संपर्क-रोलर बेयरिंग के विपरीत, एक एयर बेयरिंग (या एयर कॉस्टर) सतहों के बीच अत्यधिक कम घर्षण लोड-बेयरिंग इंटरफ़ेस प्रदान करने के लिए दाब वाली हवा की एक पतली फिल्म का उपयोग करता है। दो सतहें स्पर्श नहीं करती हैं। गैर-संपर्क होने के कारण, एयर बेयरिंग घर्षण, घिसाव, कणों और स्नेहक से निपटने की पारंपरिक बेयरिंग संबंधी समस्याओं से बचते हैं, और सटीक स्थिति में विशिष्ट लाभ प्रदान करते हैं, जैसे कि बैकलैश और स्टिक्शन की कमी, साथ ही उच्च गति वाले अनुप्रयोगों में।
बेयरिंग की द्रव फिल्म वह हवा है जो बेयरिंग वाली सतह पर बेयरिंग के माध्यम से बहती है। एयर बेयरिंग का डिज़ाइन ऐसा है कि, हालाँकि हवा लगातार बेयरिंग गैप से निकलती है, बेयरिंग के चेहरों के बीच का दाब काम के भार का समर्थन करने के लिए पर्याप्त है। यह दाब बाह्य रूप से (वायुगतिकीय) या आंतरिक रूप से (वायुगतिकीय) उत्पन्न हो सकता है।
वायुगतिकीय बेयरिंग केवल उच्च गति वाले अनुप्रयोगों में संचालित किए जा सकते हैं, कम गति पर लोड बेयरिंग के लिए एयरोस्टैटिक बेयरिंग की आवश्यकता होती है। दोनों प्रकारों के लिए अत्यधिक तैयार सतहों और सटीक निर्माण की आवश्यकता होती है।
उदाहरण
एयर हॉकी एक एरोस्टैटिक बेयरिंग पर आधारित खेल है जो कम घर्षण प्रदान करने के लिए पक और खिलाड़ियों के पैडल को निलंबित करता है और इस प्रकार उच्च पक गति को बनाए रखता है। बेयरिंग आवधिक छिद्रों के साथ एक समतल तल का उपयोग करता है जो परिवेशी दाब के ठीक ऊपर हवा प्रदान करता है। पक और पैडल हवा पर टिके रहते हैं।
माइकल/किंग्सबरी/मीबा टिल्टिंग-पैड द्रव बेयरिंग
मिशेल/किंग्सबरी फ्लूड डायनामिक टिल्टिंग-पैड बेयरिंग का आविष्कार स्वतंत्र रूप से और लगभग एक साथ ब्रिटिश मूल के ऑस्ट्रेलियाई, एंथोनी जॉर्ज माल्डन मिशेल और अमेरिकी ट्राइबोलॉजिस्ट अल्बर्ट किंग्सबरी दोनों ने किया था। पैड्स को पिवट करने के लिए उपयोग किए जाने वाले दृष्टिकोण में अंतर को छोड़कर दोनों डिज़ाइन लगभग समान थे। माइकेल ने गणितीय रूप से दाब वितरण को व्युत्पन्न किया जहां एक स्पैन-वार लाइन पिवट रखा गया था, जिससे लोड को अधिकतम द्रव दाब के बिंदु के माध्यम से कार्य करने की अनुमति मिली। किंग्सबरी पेटेंट में इस गणितीय दृष्टिकोण का अभाव था, और पैड के धुरी बिंदु को बेयरिंग के ज्यामितीय केंद्र में रखा गया था।[6] मिशेल का पेटेंट (ब्रिटेन और ऑस्ट्रेलिया में) 1905 में प्रदान किया गया था, जबकि किंग्सबरी का पहला पेटेंट प्रयास 1907 था। किंग्सबरी का यू.एस. पेटेंट अंततः 1911 में प्रदान किया गया था जब उन्होंने प्रदर्शित किया कि वे कई वर्षों से इस अवधारणा पर काम कर रहे थे। जैसा कि मिशेल के एक लंबे समय के कर्मचारी सिडनी वॉकर ने कहा है, किंग्सबरी का पेटेंट प्रदान करना "एक झटका था जिसे स्वीकार करना मिशेल के लिए कठिन था"।
बेयरिंग में अनुभागीय जूते, या पिवोट्स पर पैड होते हैं। जब बेयरिंग चालू होता है, तो बेयरिंग का घूमने वाला हिस्सा चिपचिपा ड्रैग के माध्यम से ताजा तेल को पैड क्षेत्र में ले जाता है। द्रव दाब पैड को थोड़ा झुका देता है, जिससे जूता और अन्य बेयरिंग वाली सतह के बीच एक संकीर्ण कसना पैदा हो जाता है। इस कसना के पीछे दाबित द्रव का एक कील बनता है, जो गतिमान भागों को अलग करता है। बेयरिंग भार और गति के साथ पैड का झुकाव अनुकूल रूप से बदलता है। विभिन्न डिज़ाइन विवरण ओवरहीटिंग और पैड क्षति से बचने के लिए तेल की निरंतर पुनःपूर्ति सुनिश्चित करते हैं।[7]
मिशेल/किंग्सबरी द्रव बेयरिंग का उपयोग सैकड़ों टन वजन वाले टर्बाइनों और जनरेटरों को सहारा देने के लिए पनबिजली संयंत्रों सहित हेवी-ड्यूटी रोटेटिंग उपकरणों की एक विस्तृत विविधता में किया जाता है। उनका उपयोग बहुत भारी मशीनरी में भी किया जाता है, जैसे समुद्री प्रोपेलर शाफ्ट।
यह संभावना है कि सर्विस में पहला टिल्टिंग पैड 1907 में जॉर्ज वीमोथ (प्राइवेट) लिमिटेड (ए.जी.एम. मिशेल के मार्गदर्शन में) द्वारा बनाया गया था, जो मरे नदी, विक्टोरिया, ऑस्ट्रेलिया में कोहुना में एक केन्द्रापसारक पंप के लिए मिशेल के प्रकाशित होने के दो साल बाद और प्रकाशित हुआ था। रेनॉल्ड के समीकरण के लिए अपने त्रि-आयामी समाधान का पेटेंट कराया। 1913 तक, समुद्री अनुप्रयोगों के लिए टिल्टिंग-पैड बेयरिंग के महान गुणों को मान्यता दी गई थी। बेयरिंग के साथ फिट होने वाला पहला ब्रिटिश जहाज क्रॉस-चैनल स्टीमबोट द पेरिस था, लेकिन प्रथम विश्व युद्ध के दौरान कई नौसैनिक जहाजों को समान रूप से सुसज्जित किया गया था। व्यावहारिक परिणाम शानदार थे - परेशानी वाला थ्रस्ट ब्लॉक नाटकीय रूप से छोटा और हल्का हो गया, काफी अधिक कुशल, और उल्लेखनीय रूप से रखरखाव की परेशानी से मुक्त हो गया। यह अनुमान लगाया गया था कि रॉयल नेवी ने अकेले 1918 में मिशेल के टिल्टिंग-पैड बेयरिंग को फिट करने के परिणामस्वरूप 500,000 पाउंड के मूल्य पर कोयले की बचत की।
एएसएमई (संदर्भ लिंक देखें) के अनुसार, अमेरिका में पहला मिचेल/किंग्सबरी द्रव बेयरिंग होल्टवुड हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट (लैंकेस्टर, पेन्सिलवेनिया, यूएस के पास सुशेखना नदी पर) में 1912 में स्थापित किया गया था। 2.25-टन बेयरिंग सपोर्ट करता है लगभग 165 टन के घूमने वाले द्रव्यमान के साथ एक पानी टरबाइन और बिजली जनरेटर और पानी टरबाइन दाब और 40 टन जोड़ते हैं। बेयरिंग 1912 से लगभग निरंतर सेवा में है, जिसमें कोई पुर्जा नहीं बदला गया है। ASME ने बताया कि यह अभी भी 2000 तक सेवा में था। 2002 तक, निर्माता का अनुमान है कि होल्टवुड में बेयरिंग का रखरखाव-मुक्त जीवन लगभग 1,300 वर्षों का होना चाहिए।
अब तक टिल्टिंग पैड बेयरिंग विस्तारक, पंप, गैस या स्टीम टर्बाइन या कंप्रेशर्स जैसे रोटेटिंग उपकरण के लिए एक आवश्यक भूमिका निभाते हैं। 20वीं सदी की शुरुआत से इस्तेमाल किए जाने वाले पारंपरिक बैबिट बेयरिंग के आगे मीबा जैसे आधुनिक निर्माता अन्य सामग्रियों का इस्तेमाल करते हैं, उदाहरण के लिए कांस्य या कॉपर-क्रोमियम और साथ ही बेयरिंग के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए।[8]
यह भी देखें
- सादे बेयरिंग
- कुगेल फव्वारा
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 Rowe, W. Brian (2012). Hydrostatic, Aerostatic and Hybrid Bearing Design. Butterworth-Heinemann. pp. 1–4. ISBN 0123972396.
- ↑ [1], "Hydrostatic nut and lead screw assembly, and method of forming said nut", issued 1994-12-29
- ↑ Girard, L. Dominique (1852). Hydraulique appliquée. Nouveau système de locomotion sur les chemins de fer (Applied hydraulics. New locomotion system for railways). Ecole Polytechnique.
- ↑ Il’ina T.E., Prodan N.V. (2015). "Element design for an inkjet system of hydrostatic gas bearing control". Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. 15 (5): 921–929.
