Kas ir Kempbela diagramma?

Kempbela diagramma (saukta arī par interferences diagrammu) attēlo ierosmes frekvences (braukšanas ātruma harmonikas) attiecībā pret pašfrekvences frekvencēm. Vietās, kur harmonikas līnijas krustojas ar pašfrekvences līnijām, pastāv potenciāla rezonanse jeb kritiskais ātrums.

Kas ir harmoniskās kārtas?

Harmonikas kārtas ir rotācijas ātruma daudzkārtņi. 1× ir pamatvērtība (1 uz apgriezienu), 2× ir divas reizes uz apgriezienu (bieži sastopama nobīdes gadījumā), un augstākas kārtas attiecas uz lāpstiņas pāreju, zobratu sazobi utt.

Kā diagrammā atrast kritiskos ātrumus?

Kritiskie ātrumi rodas vietās, kur harmoniskās kārtības līnijas krustojas ar dabiskajām frekvenču līnijām. Šķērsošanas punkts apgr./min = fn × 60 / kārta, kur fn ir dabiskā frekvence Hz un kārta ir harmoniskais skaitlis.

Kāpēc kritiskie ātrumi ir bīstami?

Kritiskos ātrumos harmoniskais ierosmes signāls sakrīt ar dabisko frekvenci, izraisot rezonansi. Tas noved pie pastiprinātas vibrācijas, iespējamiem konstrukcijas bojājumiem un paātrināta gultņu/komponentu nodiluma.

Kā izvairīties no kritiskiem ātrumiem?

Nodrošiniet, lai darba ātrums būtu vismaz 20% attālumā no jebkura kritiskā ātruma. Iespējas ietver dabisko frekvenču maiņu (stingrināšanu/masas izmaiņas), slāpēšanas pievienošanu vai darba ātruma diapazona pielāgošanu.

Bezmaksas inženierijas rīks — #015

Kempbela diagrammas kalkulators

Attēlojiet harmonisko ierosmes kārtu un pašsvārstību frekvenču mijiedarbību. Nosakiet kritiskā ātruma šķērsošanas punktus rotējošām mašīnām.

Līdz 5 dabiskajām frekvencēm Harmonikas 1×–10× Kritiskie ātrumi

Kritiskās ātruma pārbrauktuves

Kopējais šķērsojumu skaits ātruma diapazonā

—

Apgriezienu diapazons

—

Dabiskās frekvences

—

Kempbela diagramma

Kempbela diagrammas princips

Kembela diagramma attēlo ierosmes frekvenci atkarībā no rotācijas ātruma. Katrai harmonikas kārtai k, ierosmes frekvence pie ātruma n ir:

Šķērsošana (kritiskais ātrums) notiek, kad harmoniska ierosme atbilst pašsvārstību frekvencei:

Bieži sastopamās harmoniskās kārtas

Kārta (harmonika)	Avots
1×	Nelīdzsvarotība, loks, ekscentriskums
2×	Novirze, elipsveida gultnis, vaļīgums
3×	Novirze (smaga), savienojuma defekti
k× (asmens caurlaide)	lāpstiņu skaits × RPM
k× (zobratu sazobe)	Zobu skaits × apgr./min

Praktisks piemērs

Piemērs — centrbēdzes sūknis

Ņemot vērā: f_n1 = 25 Hz, f_n2 = 48 Hz, harmonikas: 1×, 2×, 3×

1× šķērsojums pie f_n1: apgr./min = 25 × 60 / 1 = 1500 apgr./min

2× šķērsojums pie f_n1: apgr./min = 25 × 60 / 2 = 750 apgr./min

1× šķērsojums pie f_n2: apgr./min = 48 × 60 / 1 = 2880 apgr./min

⚠️ Piezīme: Darbības ātrumam jābūt vismaz 20% attālumā no jebkura kritiskā ātruma. Ja iedarbināšanas laikā ir jāpārsniedz kritiskais ātrums, strauji jāpaātrina ātrums caur rezonanses zonu.

A Campbell diagram plots excitation frequencies (harmonics of running speed) against natural frequencies. Intersections indicate potential resonance — critical speeds where amplified vibration may occur.

Harmonic orders are multiples of the shaft rotation frequency. 1× = once per revolution (unbalance), 2× = twice per revolution (misalignment), higher orders relate to blade pass, gear mesh, etc.

Critical speed RPM = f_n × 60 / order. For example, if f_n = 50 Hz and order = 2×, critical speed = 50 × 60 / 2 = 1500 RPM.

At critical speeds, excitation frequency matches a natural frequency causing resonance, amplified vibration, possible structural damage, and accelerated bearing wear.

Maintain at least 20% separation margin. Options: change stiffness/mass (shift natural frequencies), add damping, modify operating speed range, or pass through resonance quickly during run-up/down.

Šajā lapā aprakstītās procedūras izstrādāja un lauka apstākļos pārbaudīja Vibromera komanda, izmantojot Balanset-1A — pārnēsājamu divkanālu balansētāju un vibrāciju analizatoru rotoru balansēšanai uz vietas.