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.
Hasil
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
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 = 6,040 N/mm
ω_n = √(6,040,000 / 30) = 448.7 rad/s
N_cr = 448.7 × 60 / (2π) = 4,285 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.
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.
Prosedur yang dijelaskan pada halaman ini dikembangkan dan diuji langsung di lapangan oleh tim Vibromera menggunakan Balanset-1A, sebuah balancer dua saluran portabel dan penganalisis getaran untuk penyeimbangan rotor di lokasi.
Instrumen dan perangkat lunak penyeimbangan lapangan profesional. Mengukur getaran, menemukan kecepatan kritis, dan menyeimbangkan rotor di lokasi. Digunakan di lebih dari 50 negara.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko adalah insinyur analisis getaran sekaligus pendiri dan CEO Vibromera. Selama lebih dari 15 tahun ia telah menyeimbangkan peralatan berputar langsung di lapangan, bukan di bangku uji: mulcher, kipas industri, penghancur, sentrifus, poros, dan spindel. Dari pekerjaan itulah lahir alat-alat Balanset — dirancang sebagai alat yang dapat dibawa oleh seorang spesialis ke mesin dan digunakan sendiri, di lokasi, bukan sebagai peralatan laboratorium. Vibromera didirikan pada tahun 2017 dan sejak 2023 berbasis di Porto, Portugal. Pengembangan, perakitan, dan dukungan untuk lini Balanset semuanya dilakukan di sini. Instrumen andalannya adalah Balanset-1A, penganalisis portabel untuk penyeimbangan satu dan dua bidang serta diagnostik getaran. Nikolai terlibat langsung dalam dukungan pelanggan, penanganan kasus penyeimbangan yang rumit, dan pengembangan perangkat lunak. Ia bekerja dengan pelanggan di seluruh dunia, dalam bahasa apa pun.
