Cos'è un diagramma di Campbell?

Un diagramma di Campbell (chiamato anche diagramma di interferenza) rappresenta graficamente le frequenze di eccitazione (armoniche della velocità di funzionamento) in funzione delle frequenze proprie. Dove le linee armoniche intersecano le linee delle frequenze proprie, esiste una potenziale risonanza o velocità critica.

Cosa sono gli ordini armonici?

Gli ordini armonici rappresentano multipli della velocità di rotazione. 1× è la fondamentale (1 per rivoluzione), 2× è il doppio per rivoluzione (comune per il disallineamento) e gli ordini superiori si riferiscono al passaggio della lama, all'ingranamento degli ingranaggi, ecc.

Come posso trovare le velocità critiche dal diagramma?

Le velocità critiche si verificano dove le linee di ordine armonico intersecano le linee di frequenza naturale. L'incrocio RPM = fn × 60 / ordine, dove fn è la frequenza naturale in Hz e ordine è il numero armonico.

Perché le velocità critiche sono pericolose?

A velocità critiche, un'eccitazione armonica coincide con una frequenza naturale, causando risonanza. Ciò provoca vibrazioni amplificate, potenziali danni strutturali e un'usura accelerata di cuscinetti/componenti.

Come posso evitare velocità critiche?

Assicurarsi che la velocità operativa sia di almeno 20% di distanza da qualsiasi velocità critica. Le opzioni includono la modifica delle frequenze naturali (variazioni di irrigidimento/massa), l'aggiunta di smorzamento o la regolazione dell'intervallo di velocità operativa.

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Calcolatore del diagramma di Campbell

Rappresenta graficamente l'interferenza tra gli ordini armonici di eccitazione e le frequenze naturali. Identifica i punti di attraversamento della velocità critica per le macchine rotanti.

Fino a 5 frequenze naturali Armoniche 1×–10× Velocità critiche

Attraversamenti a velocità critica

Numero totale di attraversamenti nell'intervallo di velocità

—

Campo di velocità

—

Frequenze naturali

—

Diagramma di Campbell

Principio del diagramma di Campbell

Il diagramma di Campbell rappresenta la frequenza di eccitazione in funzione della velocità di rotazione. Per ogni ordine armonico k, la frequenza di eccitazione alla velocità n È:

Un attraversamento (velocità critica) si verifica quando un'eccitazione armonica corrisponde a una frequenza naturale:

Ordini armonici comuni

Ordine (armonica)	Fonte
1×	Squilibrio, freccia (incurvamento albero), eccentricità
2×	Disallineamento, cuscinetto ellittico, allentamento
3×	Disallineamento (grave), difetti di accoppiamento
k× (passaggio pala)	Numero di lame × giri/min
k× (ingranaggi)	Numero di denti × giri/min

Esempio pratico

Esempio: pompa centrifuga

Dato: f_n1 = 25 Hz, f_n2 = 48 Hz, Armoniche: 1×, 2×, 3×

1× incrocio a f_n1: Giri al minuto = 25 × 60 / 1 = 1500 giri/min

2× incrocio a f_n1: Giri al minuto = 25 × 60 / 2 = 750 giri/min

1× incrocio a f_n2: Giri al minuto = 48 × 60 / 1 = 2880 giri/min

⚠️ Nota: Mantenere la velocità operativa ad almeno il 20% di distanza da qualsiasi velocità critica. Se è necessario superare una velocità critica durante l'accelerazione, accelerare rapidamente attraverso la zona di risonanza.

Il diagramma di Campbell riporta le frequenze di eccitazione (armoniche della velocità di rotazione) in funzione delle frequenze proprie. Le intersezioni indicano potenziali risonanze — velocità critiche in corrispondenza delle quali possono verificarsi vibrazioni amplificate.

Gli ordini armonici sono multipli della frequenza di rotazione dell'albero. 1× = una volta per giro (squilibrio), 2× = due volte per giro (disallineamento), gli ordini superiori sono legati al passaggio pale, all'ingranamento dei denti, ecc.

Velocità critica in RPM = f_n × 60 / ordine. Ad esempio, se f_n = 50 Hz e l'ordine è 2×, la velocità critica è = 50 × 60 / 2 = 1500 RPM.

Alle velocità critiche, la frequenza di eccitazione coincide con una frequenza propria causando risonanza, vibrazioni amplificate, possibili danni strutturali e usura accelerata dei cuscinetti.

Mantenere un margine di separazione di almeno il 20%. Opzioni: modificare rigidezza/massa (spostare le frequenze proprie), aggiungere smorzamento, modificare il campo di velocità operativa, oppure attraversare rapidamente la risonanza durante l'avviamento/arresto.

Le procedure descritte in questa pagina sono state sviluppate e collaudate sul campo dal team Vibromera utilizzando il Balanset-1A, un bilanciatore portatile a due canali e analizzatore di vibrazioni per l'equilibratura dei rotori in loco.