ما هو مخطط كامبل؟

يُظهر مخطط كامبل (ويُسمى أيضاً مخطط التداخل) ترددات الإثارة (توافقيات سرعة التشغيل) مقابل الترددات الطبيعية. عند تقاطع خطوط التوافقيات مع خطوط الترددات الطبيعية، يوجد رنين محتمل أو سرعة حرجة.

ما هي الرتب التوافقية؟

تمثل الرتب التوافقية مضاعفات سرعة الدوران. 1× هو التردد الأساسي (مرة واحدة لكل دورة)، و2× هو التردد الذي يحدث مرتين لكل دورة (وهو شائع في حالات عدم المحاذاة)، وتتعلق الرتب الأعلى بمرور الشفرة، وتعشيق التروس، وما إلى ذلك.

كيف يمكنني إيجاد السرعات الحرجة من الرسم التخطيطي؟

تحدث السرعات الحرجة عند تقاطع خطوط التوافقيات مع خطوط التردد الطبيعي. معدل الدوران عند نقطة التقاطع = fn × 60 / رقم التوافقي، حيث fn هو التردد الطبيعي بالهرتز ورقم التوافقي هو رقم التوافقي.

لماذا تعتبر السرعات الحرجة خطيرة؟

عند السرعات الحرجة، يتزامن الإثارة التوافقية مع التردد الطبيعي، مما يؤدي إلى الرنين. وينتج عن ذلك اهتزازات متضخمة، وأضرار هيكلية محتملة، وتآكل متسارع للمحامل/المكونات.

كيف أتجنب السرعات الحرجة؟

تأكد من أن سرعة التشغيل لا تقل عن 20% عن أي سرعة حرجة. تشمل الخيارات تغيير الترددات الطبيعية (زيادة الصلابة/تغييرات الكتلة)، أو إضافة التخميد، أو ضبط نطاق سرعة التشغيل.

أداة هندسية مجانية — #015

حاسبة مخطط كامبل

ارسم مخطط التداخل بين رتب الإثارة التوافقية والترددات الطبيعية. حدد نقاط عبور السرعة الحرجة للآلات الدوارة.

ما يصل إلى 5 ترددات طبيعية التوافقيات 1×–10× السرعات الحرجة

الحد الأدنى للسرعة (دورة في الدقيقة)

أقصى سرعة (دورة في الدقيقة)

الترددات الطبيعية (هرتز، حتى 5)

الرتب التوافقية (مفصولة بفواصل)

الإعدادات المسبقة السريعة

معابر السرعة الحرجة

إجمالي عدد التقاطعات ضمن نطاق السرعة

—

نطاق السرعة

—

الترددات الطبيعية

—

مخطط كامبل

مبدأ مخطط كامبل

يرسم مخطط كامبل العلاقة بين تردد الإثارة وسرعة الدوران. لكل رتبة توافقية k, تردد الإثارة عند السرعة n يكون:

يحدث التقاطع (السرعة الحرجة) عندما يتطابق الإثارة التوافقية مع التردد الطبيعي:

الرتب التوافقية الشائعة

الرتبة (التوافقية)	مصدر
1×	عدم التوازن، الانحناء، الغرابة
2×	عدم المحاذاة، محمل بيضاوي، ارتخاء
3×	عدم محاذاة (شديدة)، عيوب في التوصيل
k× (تمريرة الشفرة)	عدد الريش × RPM
k× (تعشيق التروس)	عدد الأسنان × عدد الدورات في الدقيقة

مثال عملي

مثال - مضخة طرد مركزي

المعطيات: f_ن1 = 25 هرتز، f_ن2 = 48 هرتز، التوافقيات: 1×، 2×، 3×

عبور واحد عند f_ن1: عدد الدورات في الدقيقة = 25 × 60 / 1 = 1500 دورة في الدقيقة

يتقاطع مرتين عند f_ن1: عدد دورات المحرك في الدقيقة = 25 × 60 / 2 = 750 دورة في الدقيقة

عبور واحد عند f_ن2: عدد دورات المحرك في الدقيقة = 48 × 60 / 1 = 2880 دورة في الدقيقة

⚠️ ملاحظة: حافظ على سرعة التشغيل على الأقل عند مسافة 20% من أي سرعة حرجة. إذا كان لا بد من تجاوز سرعة حرجة أثناء التشغيل الأولي، فقم بالتسارع بسرعة عبر منطقة الرنين.

يرسم مخطط كامبل ترددات الإثارة (توافقيات سرعة التشغيل) مقابل الترددات الطبيعية. تشير التقاطعات إلى رنين محتمل — أي سرعات حرجة قد يحدث عندها تضخم للاهتزاز.

الرتب التوافقية هي مضاعفات تردد دوران العمود. 1× = مرة واحدة لكل دورة (عدم الاتزان)، و2× = مرتان لكل دورة (عدم المحاذاة)، وترتبط الرتب الأعلى بمرور الريش وتعشيق التروس وغير ذلك.

السرعة الحرجة RPM = f_n × 60 / الرتبة. على سبيل المثال، إذا كان f_n = 50 Hz وكانت الرتبة = 2×، فإن السرعة الحرجة = 50 × 60 / 2 = 1500 RPM.

عند السرعات الحرجة، يتطابق تردد الإثارة مع أحد الترددات الطبيعية، مما يسبب الرنين وتضخّم الاهتزاز واحتمال حدوث أضرار إنشائية وتسارع تآكل المحامل.

حافظ على هامش فصل لا يقل عن 20%. تشمل الخيارات: تغيير الصلابة/الكتلة (لإزاحة الترددات الطبيعية)، أو إضافة تخميد، أو تعديل نطاق سرعة التشغيل، أو المرور سريعاً عبر الرنين أثناء زيادة السرعة/خفضها.

الإجراءات الموصوفة في هذه الصفحة طوّرها واختبرها ميدانيًا فريق Vibromera باستخدام Balanset-1A، وهو موازن محمول ثنائي القناة ومحلل اهتزاز لموازنة الدوارات في الموقع.