הכירו את Vibromera.com — האתר הבינלאומי החדש שלנו. בקרו ב-Vibromera.com →

כלי הנדסה חינמי — #009

מחשבון מהירות קריטית של הרוטור

חשב את המהירות הקריטית הראשונה (תדר טבעי) של ציר בעל מסה מרכזית או מסה מבוזרת באמצעות שיטת ריילי. השווה לסל"ד התפעולי לקבלת מרווח בטיחות.

מסה מרכזית שיטת ריילי 3 סוגי תמיכה
הגדרות מהירות מוגדרות מראש

תוצאות

מהירות קריטית (מסה מרכזית)
—
תדר טבעי
—
תדר זוויתי ω_n
—
מומנט התמד של שטח I
—
קשיחות פיר k
—
מרווח מהירות הפעלה
—

רגע שני של שטח

מסה מרכזית - תמיכה פשוטה

עבור פיר בעל מסה מרוכזת m במרכז המפתח ובקצוות נתמכים פשוט:

גורמי תנאי תמיכה

מקדם הקשיחות k משתנה לפי סוג התמיכה:

תמיכהקשיחות kפקטור לעומת SS
תמיכה פשוטה (עומס מרכזי)48EI / L³1.00
קבוע-קבוע (עומס מרכזי)192EI / L³4.00
קנטיליבר (עומס קצה)3EI / L³0.0625

דוגמה מעשית

דוגמה - ציר משאבה

נתון: L = 800 mm, d = 50 mm, m = 30 kg, פלדה E = 210 GPa, נתמך פשוט

I = π × 50⁴ / 64 = 306,796 mm⁴

k = 48 × 210,000 × 306,796 / 800³ = 6,040 N/mm

ω_n = √(6,040,000 / 30) = 448.7 rad/s

N_cr = 448.7 × 60 / (2π) = 4,285 RPM

⚠️ הערה: מודל פשוט זה מניח פיר חסר מסה עם מסה מרוכזת אחת. לקבלת תוצאות מדויקות יותר על פירים כבדים, יש לשקול את שיטות ריילי או דאנקרלי אשר מתחשבות במסת פיר מבוזרת.

Critical speed is the rotational speed at which a shaft's rotational frequency matches one of its natural bending frequencies, causing resonance. At critical speed, even tiny unbalance forces are amplified dramatically, leading to dangerous vibration levels.

Every rotating shaft has one or more critical speeds. The first (lowest) critical speed is the most important for design purposes.

Operating near critical speed causes:

  • Exponential amplification of vibration from unbalance
  • Excessive bearing loads and premature failure
  • Shaft deflection beyond elastic limits
  • Seal damage and oil leakage
  • Risk of catastrophic shaft failure

The industry standard is to maintain at least a 20% margin between operating speed and any critical speed.

Critical speed can be increased by:

  • Increasing shaft diameter — stiffness scales with d⁴, very effective
  • Reducing shaft length — stiffness scales with 1/L³
  • Using stiffer material — higher E modulus
  • Reducing rotor mass — lighter rotor = higher frequency
  • Changing supports — fixed-fixed is 4× stiffer than simply supported

A rigid rotor operates well below its first critical speed (N_op < 0.7 × N_cr). It can be balanced at low speed in a balancing machine.

A flexible rotor operates above its first critical speed and must pass through resonance during startup. It requires high-speed balancing and may need modal balancing at multiple speeds.

Common standards recommend:

  • API 610/617: First critical speed ≥ 120% of max continuous speed (rigid rotors)
  • API 612: Operating speed ≥ 115% above first critical (flexible rotors)
  • General practice: Stay at least 20–30% away from any critical speed

The ±20% band around a critical speed is considered the danger zone and should be avoided during continuous operation.

ההליכים המתוארים בעמוד זה פותחו ונבדקו בשטח על ידי צוות Vibromera באמצעות ה-Balanset-1A, מאזן דו-ערוצי נייד ומנתח רטט לאיזון רוטורים באתר העבודה.

Vibromera — איזון נייד & ניתוח ויברציות
מכשירי איזון מקצועיים ותוכנות. מדידת רעידות, מציאת מהירויות קריטיות ואיזון רוטורים באתר. בשימוש ביותר מ-50 מדינות.
למידע נוסף על מכשירי האיזון של Vibromera
קטגוריות:

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko הוא מהנדס ניתוח רעידות, ומייסד ומנכ״ל Vibromera. יותר מ-15 שנה הוא מאזן ציוד מסתובב בשטח ולא על שולחן בדיקה: מגרסות ענפים, מאווררים תעשייתיים, מגרסות, צנטריפוגות, פירים וצירים. מתוך העבודה הזו צמחו מכשירי Balanset — הם תוכננו ככלי שמומחה יכול לשאת אל המכונה ולהפעיל לבדו, במקום, ולא כציוד מעבדה. Vibromera נוסדה ב-2017 ומאז 2023 מקום מושבה בפורטו, פורטוגל. הפיתוח, ההרכבה והתמיכה של קו Balanset מתבצעים כולם כאן. המכשיר המוביל הוא Balanset-1A, מכשיר ניתוח נייד לאיזון במישור אחד ובשני מישורים ולאבחון רעידות. Nikolai מעורב אישית בתמיכת הלקוחות, בטיפול במקרי איזון מורכבים ובפיתוח התוכנה. הוא עובד עם לקוחות ברחבי העולם, בכל שפה.

וואטסאפ
Balanset-1A · 1975 אירו שאל מהנדס