نمودار کمپبل چیست؟

نمودار کمپبل (که نمودار تداخل نیز نامیده میشود) فرکانسهای تحریک (هارمونیکهای سرعت حرکت) را در برابر فرکانسهای طبیعی رسم میکند. در جایی که خطوط هارمونیک خطوط فرکانس طبیعی را قطع میکنند، یک رزونانس بالقوه یا سرعت بحرانی وجود دارد.

دستورات هارمونیک چیستند؟

مرتبههای هارمونیک، مضربی از سرعت چرخش را نشان میدهند. ۱× مرتبه اصلی (۱ در هر دور)، ۲× مرتبه دو برابر در هر دور (که برای ناهمترازی رایج است) و مرتبههای بالاتر مربوط به عبور پره، درگیری چرخدنده و غیره است.

چگونه میتوانم سرعتهای بحرانی را از روی نمودار پیدا کنم؟

سرعتهای بحرانی در جایی رخ میدهند که خطوط مرتبه هارمونیک، خطوط فرکانس طبیعی را قطع میکنند. RPM تقاطعی = fn × 60 / مرتبه، که در آن fn فرکانس طبیعی بر حسب هرتز و مرتبه، عدد هارمونیک است.

چرا سرعتهای بحرانی خطرناک هستند؟

در سرعتهای بحرانی، یک تحریک هارمونیک با فرکانس طبیعی همزمان میشود و باعث رزونانس میشود. این امر منجر به ارتعاش تقویتشده، آسیب ساختاری بالقوه و سایش سریع یاتاقان/قطعات میشود.

چگونه از سرعتهای بحرانی جلوگیری کنم؟

مطمئن شوید که سرعت عملیاتی حداقل 20% از هر سرعت بحرانی فاصله دارد. گزینهها شامل تغییر فرکانسهای طبیعی (تغییرات سختی/جرم)، اضافه کردن میرایی یا تنظیم محدوده سرعت عملیاتی است.

ابزار مهندسی رایگان — #015

ماشین حساب نمودار کمپبل

تداخل بین مرتبه‌های تحریک هارمونیک و فرکانس‌های طبیعی را رسم کنید. نقاط بحرانی عبور سرعت را برای ماشین‌آلات دوار شناسایی کنید.

تا ۵ فرکانس طبیعی هارمونیک‌ها ۱×–۱۰× سرعت‌های بحرانی

تقاطع‌های سرعت بحرانی

کل عبورها در محدوده سرعت

—

محدوده سرعت

—

فرکانس‌های طبیعی

—

نمودار کمپبل

اصل نمودار کمپبل

نمودار کمپبل، فرکانس تحریک را در مقابل سرعت چرخش رسم می‌کند. برای هر مرتبه هارمونیک ک, فرکانس تحریک در سرعت n است:

عبور (سرعت بحرانی) زمانی رخ می‌دهد که یک تحریک هارمونیک با فرکانس طبیعی مطابقت داشته باشد:

مرتبه‌های هارمونیکی رایج

سفارش	منبع
1×	عدم تعادل، قوس، خروج از مرکز
2×	عدم هم‌ترازی، یاتاقان بیضوی، لقی
3×	ناهمراستایی (شدید)، نقص در کوپلینگ
k× (عبور تیغه)	تعداد پره‌ها × RPM
k× (درگیری چرخ‌دنده)	تعداد دندانه × دور در دقیقه

مثال عملی

مثال - پمپ گریز از مرکز

با توجه به: ف_n1 = 25 Hz, f_n2 = 48 Hz، هارمونیک‌ها: 1×، 2×، 3×

تقاطع 1× در f_n1: RPM = 25 × 60 / 1 = 1500 RPM

تقاطع 2× در f_n1: RPM = 25 × 60 / 2 = 750 RPM

تقاطع 1× در f_n2: RPM = 48 × 60 / 1 = 2880 RPM

⚠️ توجه: سرعت عملیاتی را حداقل 20% از هرگونه سرعت بحرانی دور نگه دارید. اگر در حین راه‌اندازی باید از سرعت بحرانی عبور کنید، به سرعت از ناحیه رزونانس عبور کنید.

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.

روش‌های شرح داده‌شده در این صفحه توسط تیم Vibromera و با استفاده از Balanset-1A توسعه یافته و در محل آزمایش شده‌اند؛ این دستگاه یک بالانسر دو کاناله و آنالایزر ارتعاش قابل‌حمل برای بالانس کردن روتور در محل است.