Besplatan Inženjerski Alat · #007
Centrifugalna sila od neuravnoteženosti
Izračunajte centrifugalnu silu koju generiše reziduelna nebalansirada u rotirajućem dijelu. Unesite nebalans i brzinu kako biste odmah vidjeli rezultate sile.
Rezultati
Centrifugalna sila od neuravnoteženosti
Kada rotor ima rezidualno neuravnoteženost U (masa × ekscentricitet), rotacija generiše centrifugalnu silu:
- F — centrifugalna sila (N)
- U — neuravnoteženost u kg·m (= g·mm × 10⁻⁶)
- ω — ugaona brzina = 2πn/60 (rad/s)
- n — brzina rotacije (RPM)
Zavisnost od brzine
Pošto sila zavisi od ω², odnos sa brzinom (o/min) je kvadratni:
Udvostručavanje brzine učetverostručuje se centrifugalnu silu. Zbog toga mašinerija visoke brzine (turbine, turbopunjači) zahteva mnogo strože tolerancije uravnoteženosti.
Ekvivalentno statičko opterećenje
Ekvivalentna statička masa je masa koja bi, postavljena na kuglično ležajne, proizvela isto opterećenje kao sila neuravnoteženosti u rotaciji:
Praktični primjer
Zadano: Neuravnoteženost U = 1000 g·mm, brzina n = 3000 o/min
ω = 2π × 3000 / 60 = 314,16 rad/s
U (SI) = 1000 × 10⁻⁶ = 0,001 kg·m
F = 0,001 × 314,16² = 98,7 N
Ekvivalentno statičko opterećenje: 98,7 / 9,81 = 10,06 kg
Tipične sile neuravnoteženosti
| Neuravnoteženost (g·mm) | Brzina (o/min) | Sila (N) | Primjena |
|---|---|---|---|
| 100 | 10 000 | 109.7 | Turbopunjač |
| 1 000 | 3 000 | 98.7 | Elektromotor |
| 5 000 | 1 500 | 123.4 | Centrifugalna pumpa |
| 10 000 | 750 | 61.7 | Veliki ventilator |
| 50 000 | 300 | 49.3 | Drobilica |
⚠️ Napomena: Ovaj proračun pretpostavlja krut rotor ispod prve kritične brzine. Iznad prve kritične brzine, dinamički odgovor je kompleksniji i zahteva analizu dinamike rotora.
Koristite formulu F = U × ω², gdje je U neuravnoteženost u kg·m, a ω ugaona brzina u rad/s.
Ako je neuravnoteženost izražena u g·mm, pretvorite je u kg·m dijeljenjem sa 10⁶. Ugaona brzina ω = 2π × n / 60, gdje je n brzina vrtnje u RPM.
Primjer: 1000 g·mm pri 3000 RPM → F = 0.001 × 314.16² ≈ 98.7 N
Neuravnoteženost se mjeri kao masa × udaljenost:
- g·mm (gram-milimetri) — najčešća jedinica u industriji
- oz·in (unca-inči) — Sjeverna Amerika
- kg·m — SI jedinica
1 oz·in = 720 g·mm. Za pretvaranje g·mm u kg·m podijelite sa 10⁶.
Centrifugalna sila F = m × r × ω². Budući da je ω proporcionalna RPM, udvostručavanje brzine učetverostručuje silu.
To je osnovni razlog zbog kojeg mašine velike brzine (turbine, vretena, turbopunjači) zahtijevaju znatno strože klase kvaliteta uravnoteženosti nego sporije mašine.
Sila disbalansa stvara rotirajući vektor opterećenja pri 1× RPM. Time:
- Povećava dinamičko opterećenje ležaja → smanjuje vijek trajanja ležaja L₁₀
- Stvara vibracije na frekvenciji 1× RPM
- Uzrokuje progib vratila i habanje zaptivki
- Može pobuditi rezonancije u nosećoj konstrukciji
Kod kotrljajućih ležajeva vijek trajanja obrnuto je proporcionalan opterećenju³, pa čak i umjeren porast sile znatno smanjuje vijek trajanja ležaja.
Sila neuravnoteženosti predstavlja pobudu; vibracije su odziv. Amplituda vibracija zavisi od:
- Veličine sile (iz neuravnoteženosti × ω²)
- Dinamičke krutosti mašine (masa, krutost, prigušenje)
- Blizine rezonance (kritične brzine)
Odnos je: brzina vibracija ≈ F / (dinamička krutost). U blizini rezonance odziv se pojačava faktorom kvaliteta Q.
Procedure opisane na ovoj stranici razvio je i terenski testirao tim Vibromera koristeći Balanset-1A, prenosivi dvokanalni balanser i analizator vibracija za balansiranje rotora na licu mjesta.
Smanjite sile neuravnoteženosti na terenu sa našim prenosivim instrumentima za uravnoteženost. Postignite usklađenost sa ISO 21940-11 i produžite vek ležajeva.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko je inženjer analize vibracija te osnivač i izvršni direktor kompanije Vibromera. Više od 15 godina balansira rotacionu opremu na terenu, a ne na ispitnom stolu: malčere, industrijske ventilatore, drobilice, centrifuge, vratila i vretena. Upravo je iz tog rada nastala serija instrumenata Balanset — osmišljeni su kao alat koji stručnjak može ponijeti do mašine i njime raditi sam, na licu mjesta, a ne kao laboratorijska oprema. Vibromera je osnovana 2017. godine, a od 2023. sjedište joj je u Portu u Portugalu. Ovdje se odvijaju razvoj, sklapanje i podrška za liniju Balanset. Vodeći instrument je Balanset-1A, prijenosni analizator za balansiranje u jednoj i dvije ravni te za vibracijsku dijagnostiku. Nikolai lično učestvuje u podršci korisnicima, u rješavanju složenih slučajeva balansiranja i u razvoju softvera. Radi s korisnicima širom svijeta, na bilo kojem jeziku.
