Alat Kejuruteraan Percuma · #007
Daya Emparan daripada Ketidakseimbangan
Kira daya emparan yang dihasilkan oleh ketidakseimbangan baki dalam bahagian yang berputar. Masukkan ketidakseimbangan dan kelajuan untuk melihat keputusan daya serta-merta.
Keputusan
Daya Emparan daripada Ketidakseimbangan
Apabila rotor mempunyai baki ketidakseimbangan U (jisim × kesipian), putaran menghasilkan daya emparan:
- F — daya emparan (N)
- U — ketidakseimbangan dalam kg·m (= g·mm × 10⁻⁶)
- ω — halaju sudut = 2πn/60 (rad/s)
- n — kelajuan putaran (RPM)
Kebergantungan Kelajuan
Oleh kerana daya bergantung pada ω², hubungan dengan RPM adalah kuadratik:
Menggandakan kelajuan empat kali ganda daya emparan. Inilah sebabnya mengapa jentera berkelajuan tinggi (turbin, pengecas turbo) memerlukan toleransi keseimbangan yang lebih ketat.
Beban Statik Setara
Jisim statik setara ialah jisim yang, apabila diletakkan dalam keadaan rehat pada galas, akan menghasilkan beban yang sama seperti daya ketidakseimbangan berputar:
Contoh Praktikal
Diberi: Ketidakseimbangan U = 1000 g·mm, Kelajuan 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 U
Beban statik setara: 98.7 / 9.81 = 10.06 kg
Daya Ketidakseimbangan Lazim
| Ketidakseimbangan (g·mm) | Kelajuan (RPM) | Daya (N) | Penggunaan |
|---|---|---|---|
| 100 | 10 000 | 109.7 | Pengecas turbo |
| 1 000 | 3 000 | 98.7 | Motor elektrik |
| 5 000 | 1 500 | 123.4 | Pam empar |
| 10 000 | 750 | 61.7 | kipas besar |
| 50 000 | 300 | 49.3 | Penghancur |
⚠️ Nota: Pengiraan ini mengandaikan rotor tegar di bawah kelajuan kritikal pertama. Di atas kelajuan kritikal pertama, tindak balas dinamik adalah lebih kompleks dan memerlukan analisis rotor-dinamik.
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.
Prosedur yang diterangkan pada halaman ini telah dibangunkan dan diuji di lapangan oleh pasukan Vibromera menggunakan Balanset-1A, iaitu pengimbang dua saluran mudah alih dan penganalisis getaran untuk pengimbangan rotor di tapak.
Kurangkan daya ketidakseimbangan di tapak dengan instrumen pengimbang mudah alih kami. Capai pematuhan ISO 21940-11 dan panjangkan hayat galas.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko ialah jurutera analisis getaran serta pengasas dan Ketua Pegawai Eksekutif (CEO) Vibromera. Selama lebih 15 tahun, beliau telah mengimbangi peralatan berputar terus di lapangan berbanding di bangku ujian: mulcher, kipas industri, penghancur, sentrifug, aci dan gelendong. Kerja inilah yang menjadi asal usul instrumen Balanset — ia direka sebagai alat yang boleh dibawa oleh pakar terus ke mesin dan digunakan bersendirian, di tapak, bukan sebagai peralatan makmal. Vibromera diasaskan pada 2017 dan telah berpangkalan di Porto, Portugal, sejak 2023. Pembangunan, pemasangan dan sokongan siri Balanset semuanya dijalankan di sini. Instrumen unggulan kami ialah Balanset-1A, penganalisis mudah alih untuk pengimbangan satu dan dua satah serta diagnostik getaran. Nikolai terlibat secara peribadi dalam sokongan pelanggan, menyelesaikan kes pengimbangan yang sukar, dan dalam pembangunan perisian. Beliau bekerja dengan pelanggan di seluruh dunia, dalam apa jua bahasa.
