Nemokamas inžinerijos įrankis — #009
Rotoriaus kritinio greičio skaičiuoklė
Apskaičiuokite veleno su centrine arba paskirstyta mase pirmąjį kritinį greitį (natūralųjį dažnį) naudodami Rayleigh metodą. Palyginkite su darbiniu apsisukimų skaičiumi (RPS), kad nustatytumėte saugos ribą.
Rezultatai
Antrasis ploto momentas
Centrinė masė – tiesiog palaikoma
Velenui su koncentruota mase m tarpatramio viduryje ir tiesiog paremtuose galuose:
Palaikymo sąlygų veiksniai
Standumo koeficientas k pakeitimai, susiję su palaikymo tipu:
| Parama | Standumas k | Faktorius ir SS |
|---|---|---|
| Tiesiog palaikoma (centrinė apkrova) | 48EI / L³ | 1.00 |
| Fiksuotas-fiksuotas (centrinė apkrova) | 192EI / L³ | 4.00 |
| Konsolė (galinė apkrova) | 3EI / L³ | 0.0625 |
Praktinis pavyzdys
Atsižvelgiant į tai, kad: I = 800 mm, gylis = 50 mm, m = 30 kg, plienas E = 210 GPa, tiesiog atrama
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
⚠️ Pastaba: Šis supaprastintas modelis daro prielaidą, kad velenas yra be masės, o jo masė yra viena koncentruota. Norint gauti tikslesnius rezultatus su sunkiais velenais, galima taikyti Rayleigh arba Dunkerley metodus, kurie atsižvelgia į paskirstytą veleno masę.
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.
Šiame puslapyje aprašytas procedūras sukūrė ir lauko sąlygomis išbandė Vibromera komanda, naudodama Balanset-1A – nešiojamą dviejų kanalų balansavimo įrenginį ir vibracijų analizatorių rotoriams balansuoti vietoje.
Profesionalūs lauko balansavimo prietaisai ir programinė įranga. Matuokite vibraciją, raskite kritinius greičius ir balansuokite rotorius vietoje. Naudojama daugiau nei 50 šalių.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko yra vibracijos analizės inžinierius bei „Vibromera“ įkūrėjas ir generalinis direktorius. Daugiau nei 15 metų jis balansavo besisukančią įrangą lauko sąlygomis, o ne bandymų stende: mulčiuotuvus, pramoninius ventiliatorius, smulkintuvus, centrifugas, velenus ir špindelius. Būtent iš šio darbo išaugo „Balanset“ prietaisai — jie buvo sukurti kaip įrankis, kurį specialistas gali atsinešti prie mašinos ir naudoti savarankiškai, vietoje, o ne kaip laboratorinę įrangą. „Vibromera“ įkurta 2017 metais, nuo 2023 metų įsikūrusi Porto mieste, Portugalijoje. Čia vyksta visas „Balanset“ linijos kūrimas, surinkimas ir palaikymas. Pagrindinis prietaisas — „Balanset-1A“, nešiojamas analizatorius vienos ir dviejų plokštumų balansavimui bei vibracijos diagnostikai. Nikolai asmeniškai dalyvauja klientų aptarnavime, sudėtingų balansavimo atvejų sprendime ir programinės įrangos kūrime. Jis dirba su klientais visame pasaulyje, bet kuria kalba.
