Бесплатна инженерска алатка · #007
Центрифугална сила од дебаланс
Пресметајте ја центрифугалната сила генерирана од преостанат дебаланс во ротирачки дел. Внесете дебаланс и брзина за веднаш да ги видите резултатите за силата.
Резултати
Центрифугална сила од дебаланс
Кога роторот има преостанат дебаланс U (маса × ексцентричност), ротацијата генерира центрифугална сила:
- F — центрифугална сила (N)
- U — дебаланс во kg·m (= g·mm × 10⁻⁶)
- ω — аголна брзина = 2πn/60 (rad/s)
- n — брзина на вртење (RPM)
Зависност од брзината
Бидејќи силата зависи од ω², врската со вртежите во минута (RPM) е квадратна:
Удвојувањето на брзината четирикратно ја зголемува центрифугалната сила. Затоа високобрзинските машини (турбини, турбополначи) бараат многу построги толеранции на балансирање.
Еквивалентно статичко оптоварување
Еквивалентната статичка маса е масата која, поставена во мирување на лежиште, би произвела исто оптоварување како и силата на ротирачкиот дебаланс:
Практичен пример
Дадено: Дебаланс U = 1000 g·mm, Брзина n = 3000 RPM
ω = 2π × 3000 / 60 = 314.16 rad/s
U (SI) = 1000 × 10⁻⁶ = 0.001 kg·m
F = 0.001 × 314.16² = 98.7 N
Еквивалентно статичко оптоварување: 98.7 / 9.81 = 10.06 kg
Типични сили на дебаланс
| Дебаланс (g·mm) | Брзина (RPM) | Сила (N) | Примена |
|---|---|---|---|
| 100 | 10 000 | 109.7 | Турбополнач |
| 1 000 | 3 000 | 98.7 | Електричен мотор |
| 5 000 | 1 500 | 123.4 | Центрифугална пумпа |
| 10 000 | 750 | 61.7 | Голем вентилатор |
| 50 000 | 300 | 49.3 | Дробилка |
⚠️ Забелешка: Оваа пресметка претпоставува крут ротор под првата критична брзина. Над првата критична брзина, динамичкиот одговор е посложен и бара анализа на динамиката на роторот.
Use the formula F = U × ω², where U is unbalance in kg·m and ω is angular velocity in rad/s.
If your unbalance is in g·mm, convert to kg·m by dividing by 10⁶. Angular velocity ω = 2π × n / 60, where n is RPM.
Example: 1000 g·mm at 3000 RPM → F = 0.001 × 314.16² ≈ 98.7 N
Unbalance is measured in mass × distance:
- g·mm (gram-millimeters) — most common industrially
- oz·in (ounce-inches) — North America
- kg·m — SI unit
1 oz·in = 720 g·mm. To convert g·mm to kg·m, divide by 10⁶.
Centrifugal force F = m × r × ω². Since ω is proportional to RPM, doubling the speed quadruples the force.
This is the fundamental reason why high-speed machines (turbines, spindles, turbochargers) need much tighter balance grades than slow machines.
The unbalance force creates a rotating load vector at 1× RPM. This:
- Increases dynamic bearing load → reduces bearing L₁₀ life
- Generates vibration at 1× RPM frequency
- Causes shaft deflection and seal wear
- Can excite resonances in the support structure
For rolling element bearings, bearing life is inversely proportional to load³, so even a modest increase in force significantly reduces bearing life.
Unbalance force is the excitation; vibration is the response. The vibration amplitude depends on:
- Force magnitude (from unbalance × ω²)
- Machine dynamic stiffness (mass, stiffness, damping)
- Proximity to resonance (critical speeds)
The relationship is: vibration velocity ≈ F / (dynamic stiffness). Near resonance, the response is amplified by the quality factor Q.
Постапките опишани на оваа страница беа развиени и теренски тестирани од тимот на Vibromera користејќи го Balanset-1A, преносен двоканален балансер и анализатор на вибрации за балансирање ротори на самото место.
Намалете ги силите од дебаланс на самото место со нашите преносни инструменти за балансирање. Постигнете усогласеност со ISO 21940-11 и продолжете го векот на лежиштата.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko е инженер за анализа на вибрации, основач и извршен директор на Vibromera. Повеќе од 15 години тој балансира ротирачка опрема на терен, а не на испитен стол: мулчери, индустриски вентилатори, дробилки, центрифуги, вратила и вретена. Токму од таа работа настанаа инструментите Balanset — тие се замислени како алат што специјалистот може да го однесе до машината и да го користи сам, на самото место, а не како лабораториска опрема. Vibromera е основана во 2017 година, а од 2023 година е со седиште во Порто, Португалија. Овде се одвиваат развојот, склопувањето и поддршката на линијата Balanset. Водечки инструмент е Balanset-1A — преносен анализатор за балансирање во една и во две рамнини и за вибродијагностика. Nikolai лично учествува во поддршката на клиентите, во решавањето на сложени случаи на балансирање и во развојот на софтверот. Работи со клиенти ширум светот, на кој било јазик.
