Jak se vypočítá odstředivá síla na lopatce ventilátoru?

Odstředivá síla F = m × R × ω², kde m je hmotnost lopatky v kg, R je vzdálenost od osy otáčení k těžišti lopatky v metrech a ω = 2π·n/60 je úhlová rychlost v rad/s. Výsledek je v Newtonech.

Jaký je poměr síly k hmotnosti a proč je důležitý?

Poměr síly k hmotnosti je odstředivá síla dělená hmotností čepele (m×g). Udává, kolikrát je gravitační síla, kterou čepel působí. Poměr 1000 znamená, že čepel 'pociťuje' 1000násobek své vlastní hmotnosti. To je zásadní pro namáhání paty čepele, konstrukci spojovacího prvku a posouzení únavové životnosti.

Jaká je bezpečná rychlost otáčení pro průmyslové ventilátory?

Typické maximální rychlosti hrotu: oběžná kola z uhlíkové oceli 80–120 m/s, nerezová ocel 60–90 m/s, hliník 100–150 m/s, FRP/sklolaminát 60–80 m/s. Vyšší rychlosti hrotu zvyšují odstředivé namáhání a hluk. Kritické aplikace mohou omezit rychlost hrotu na 60 m/s.

Proč mají ventilátory ID větší odstředivou sílu než ventilátory FD?

Ventilátory s nuceným odsáváním (ID) obvykle zvládají horký a znečištěný plyn a mají větší a těžší lopatky s větším poloměrem než ventilátory s nuceným tahem (FD). V kombinaci s podobnými nebo vyššími otáčkami to má za následek výrazně větší odstředivé síly na lopatech ventilátoru s nuceným odsáváním (ID).

Jaký je vztah odstředivé síly k vyvážení ventilátoru?

Odstředivá síla z nevyváženosti (nerovnoměrné rozložení hmotnosti) způsobuje vibrace. I malý rozdíl hmotnosti mezi lopatkami vytváří na hřídeli celkovou nevyváženou sílu. Správné vyvážení zajišťuje, že se odstředivé síly ze všech lopatek vyruší, takže na ložiska působí minimální čistá síla.

Bezplatný inženýrský nástroj

Kalkulačka odstředivé síly lopatek ventilátoru

Vypočítejte odstředivou sílu na lopatkách ventilátorů ID a FD. Získejte sílu na lopatku, celkovou sílu, poměr síly k hmotnosti a rychlost otáčení.

Ventilátory ID / FD Síla na lopatku Obvodová rychlost hrotu

Výsledky

Síla na lopatku

Síla na čepel (kN)

Poměr síly k hmotnosti

Celková síla (všechny čepele)

Obvodová rychlost hrotu

Odstředivá síla na lopatce ventilátoru

m — hmotnost čepele (kg)
R — vzdálenost od osy k těžišti lopatky (m) — zadejte v mm, interně převedeno
ω = 2π·n/60 — úhlová rychlost (rad/s)

Poměr síly k hmotnosti

Obvodová rychlost hrotu

Obvodová rychlost hrotu se vypočítá pomocí poloměru těžiště lopatky. Pro skutečnou obvodovou rychlost hrotu oběžného kola použijte vnější poloměr hrotu.

Praktický příklad

Příklad – ID ventilátor

Vzhledem k: Hmotnost čepele = 15 kg, poloměr těžiště = 800 mm, otáčky = 1485 ot./min

ω = 2π × 1485 / 60 = 155,5 rad/s

F = 15 × 0,8 × 155,5² = 290 340 N = 290,3 kN

Síla/Hmotnost = 290 340 / (15 × 9,81) = 1 972×

Obvodová rychlost v těžišti = 0,8 × 155,5 = 124,4 m/s

⚠️ Poznámka: Tyto síly působí na patu lopatky. Výsledná síla působící na ložiska závisí na kvalitě vyvážení – v ideálním případě se všechny síly působící na lopatky vyruší. Rozdíly v hmotnosti mezi lopatkami vytvářejí sílu nevyváženosti měřenou během vyvažování.

Centrifugal force F = m × R × ω², where m is blade mass in kg, R is the distance from rotation axis to blade center of gravity in meters, and ω = 2π·n/60 is angular velocity in rad/s. The result is in Newtons.

Force-to-weight ratio is centrifugal force divided by blade weight (m × g). It shows how many times gravitational force the blade experiences. A ratio of 1,000 means the blade "feels" 1,000× its own weight — critical for blade root stress and fastener design.

Typical limits:

Carbon steel: 80–120 m/s
Stainless steel: 60–90 m/s
Aluminum: 100–150 m/s
FRP/fiberglass: 60–80 m/s

Higher tip speeds increase centrifugal stress and noise.

ID (Induced Draft) fans handle hot, dirty gas requiring larger, heavier blades at greater radii. Combined with similar or higher speeds, this creates significantly greater centrifugal forces than smaller FD (Forced Draft) fan blades.

Centrifugal force from unbalance (uneven blade mass distribution) causes vibration. Even a small mass difference between blades creates a net force on bearings. Balancing ensures all blade forces cancel, leaving minimal net force at the shaft.

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.