Apa itu kecepatan kritis?

Kecepatan kritis adalah kecepatan putaran di mana frekuensi putaran poros sama dengan salah satu frekuensi lentur alaminya, sehingga menyebabkan resonansi. Pada kecepatan kritis, ketidakseimbangan kecil sekalipun dapat menghasilkan getaran besar yang dapat merusak bantalan, segel, dan poros itu sendiri.

Mengapa harus menghindari pengoperasian mendekati kecepatan kritis?

Pengoperasian mendekati kecepatan kritis memperkuat getaran secara eksponensial karena resonansi. Praktik standar adalah beroperasi setidaknya 20–30% di bawah atau di atas kecepatan kritis. Daerah dalam ±20% dari kecepatan kritis disebut pita kecepatan kritis dan harus dihindari.

Bagaimana cara meningkatkan kecepatan kritis?

Kecepatan kritis dapat ditingkatkan dengan memperbesar diameter poros (meningkatkan kekakuan sebesar d⁴), menggunakan material yang lebih kaku (modulus E yang lebih tinggi), mengurangi panjang poros, mengurangi massa rotor, atau mengubah kondisi tumpuan dari tumpuan sederhana menjadi tumpuan tetap di kedua ujungnya.

Apa perbedaan antara rotor kaku dan rotor fleksibel?

Rotor kaku beroperasi jauh di bawah kecepatan kritis pertamanya (biasanya di bawah 70% dari Ncr). Rotor fleksibel beroperasi di atas kecepatan kritis pertamanya dan harus melewati resonansi selama proses pemanasan dan pendinginan. Rotor fleksibel memerlukan penyeimbangan yang lebih cermat.

Berapa margin keamanan yang direkomendasikan?

API 610 dan API 617 merekomendasikan bahwa kecepatan kritis pertama setidaknya 20% di atas kecepatan operasi kontinu maksimum (untuk rotor kaku) atau bahwa kecepatan operasi setidaknya 15–20% di atas kecepatan kritis (untuk rotor fleksibel yang melewati resonansi).

Alat Rekayasa Gratis — #009

Kalkulator Kecepatan Kritis Rotor

Hitung kecepatan kritis pertama (frekuensi alami) poros dengan massa terpusat atau massa terdistribusi menggunakan metode Rayleigh. Bandingkan dengan RPM operasi untuk margin keamanan.

Massa Tengah Metode Rayleigh 3 Jenis Dukungan

Panjang Poros L (mm)

Diameter Poros d (mm)

Massa Rotor m (kg)

Material (Modulus E)

Jenis Dukungan

Kecepatan Operasional (RPM, opsional)

Pengaturan cepat

Hasil

Kecepatan Kritis (Massa Pusat)

—

Frekuensi Alami

—

Frekuensi Sudut ω_n

—

Momen Inersia I

—

Kekakuan Poros k

—

Margin Kecepatan Operasional

—

Momen Luas Kedua

Massa Pusat — Ditopang Sederhana

Untuk poros dengan massa terkonsentrasi m pada titik tengah bentang dan ujung yang ditopang sederhana:

Faktor-faktor Kondisi Dukungan

Koefisien kekakuan k perubahan dengan tipe dukungan:

Dukungan	Kekakuan k	Faktor vs SS
Ditopang Sederhana (beban terpusat)	48EI / L³	1.00
Tetap-Tetap (beban pusat)	192EI / L³	4.00
Kantilever (beban ujung)	3EI / L³	0.0625

Contoh Praktis

Contoh — Poros Pompa

Diberikan: L = 800 mm, d = 50 mm, m = 30 kg, Baja E = 210 GPa, Ditopang Sederhana

I = π × 50⁴ / 64 = 306.796 mm⁴

k = 48 × 210.000 × 306.796 / 800³ = 6.029 N/mm

ω_n = √(6.029.000 / 30) = 448,2 rad/s

N_cr = 448.2 × 60 / (2π) = 4.280 RPM

⚠️ Catatan: Model sederhana ini mengasumsikan poros tanpa massa dengan massa tunggal yang terkonsentrasi. Untuk hasil yang lebih akurat pada poros berat, pertimbangkan metode Rayleigh atau Dunkerley yang memperhitungkan distribusi massa poros.

Kalkulator Kecepatan Kritis Rotor | Frekuensi Alami Poros

Diterbitkan oleh Nikolai Shelkovenko pada 15 Februari 2026 15 Februari 2026

Hasil

Momen Luas Kedua

Massa Pusat — Ditopang Sederhana

Faktor-faktor Kondisi Dukungan

Contoh Praktis