Co je Campbellův diagram?

Campbellův diagram (nazývaný také interferenční diagram) znázorňuje budicí frekvence (harmonické rychlosti jízdy) oproti vlastním frekvencím. Tam, kde harmonické čáry protínají čáry vlastních frekvencí, existuje potenciální rezonance nebo kritická rychlost.

Co jsou to harmonické řády?

Harmonické řády představují násobky otáček. 1× je základní harmonické číslo (1 na otáčku), 2× je dvojnásobné číslo na otáčku (běžné pro nesouosost) a vyšší řády se vztahují k průchodu lopatek, záběru ozubených kol atd.

Jak z diagramu najdu kritické rychlosti?

Kritické otáčky nastávají tam, kde se čáry harmonického řádu protínají s čárami vlastní frekvence. Průnik RPM = fn × 60 / řád, kde fn je vlastní frekvence v Hz a řád je harmonické číslo.

Proč jsou kritické rychlosti nebezpečné?

Při kritických otáčkách se harmonické buzení shoduje s vlastní frekvencí, což způsobuje rezonanci. To vede k zesíleným vibracím, možnému poškození konstrukce a urychlenému opotřebení ložisek/součástí.

Jak se vyhnu kritickým rychlostem?

Zajistěte, aby provozní rychlost byla alespoň o 20% vzdálená od jakékoli kritické rychlosti. Možnosti zahrnují změnu vlastních frekvencí (změny tuhosti/hmotnosti), přidání tlumení nebo úpravu rozsahu provozních rychlostí.

Bezplatný inženýrský nástroj — #015

Kalkulačka Campbellových diagramů

Zobrazte interferenci mezi řády harmonického buzení a vlastními frekvencemi. Identifikujte kritické otáčky průniku pro rotující stroje.

Až 5 vlastních frekvencí Harmonické 1×–10× Kritické rychlosti

Kritické rychlostní přejezdy

Celkový počet přejezdů v rozsahu rychlostí

Rozsah otáček

Vlastní frekvence

Campbellův diagram

Princip Campbellova diagramu

Campbellův diagram znázorňuje závislost budicí frekvence na rychlosti otáčení. Pro každý harmonický řád k, budicí frekvence při rychlosti n je:

Průnik (kritická rychlost) nastává, když harmonické buzení odpovídá vlastní frekvenci:

Běžné harmonické řády

Objednat	Zdroj
1×	Nevyváženost, průhyb, excentricita
2×	Nesouosost, eliptické ložisko, vůle
3×	Nesouosost (závažná), vady spojky
k× (průchod čepele)	Počet lopatek × RPM
k× (záběr ozubených kol)	Počet zubů × otáčky za minutu

Praktický příklad

Příklad – odstředivé čerpadlo

Vzhledem k: f_n1 = 25 Hz, f_n2 = 48 Hz, Harmonické: 1×, 2×, 3×

1× křížení u f_n1: ot./min = 25 × 60 / 1 = 1500 ot./min

2× křížení v bodě f_n1: ot./min = 25 × 60 / 2 = 750 ot./min

1× křížení u f_n2: ot./min = 48 × 60 / 1 = 2880 ot./min

⚠️ Poznámka: Udržujte provozní rychlost alespoň o 20 % vzdálenou od jakékoli kritické rychlosti. Pokud je nutné během rozjezdu překonat kritickou rychlost, rychle projděte rezonanční zónou.

A Campbell diagram plots excitation frequencies (harmonics of running speed) against natural frequencies. Intersections indicate potential resonance — critical speeds where amplified vibration may occur.

Harmonic orders are multiples of the shaft rotation frequency. 1× = once per revolution (unbalance), 2× = twice per revolution (misalignment), higher orders relate to blade pass, gear mesh, etc.

Critical speed RPM = f_n × 60 / order. For example, if f_n = 50 Hz and order = 2×, critical speed = 50 × 60 / 2 = 1500 RPM.

At critical speeds, excitation frequency matches a natural frequency causing resonance, amplified vibration, possible structural damage, and accelerated bearing wear.

Maintain at least 20% separation margin. Options: change stiffness/mass (shift natural frequencies), add damping, modify operating speed range, or pass through resonance quickly during run-up/down.

Postupy popsané na této stránce vyvinul a v terénu otestoval tým Vibromera pomocí přístroje Balanset-1A, přenosného dvoukanálového vyvažovacího přístroje a analyzátoru vibrací pro vyvažování rotorů na místě.