Bezpłatne narzędzie inżynierskie — #015
Kalkulator diagramów Campbella
Narysuj interferencję między rzędami wzbudzeń harmonicznych a częstotliwościami własnymi. Zidentyfikuj przejścia przez prędkości krytyczne dla maszyn wirujących.
Przejścia przez prędkości krytyczne
Zasada diagramu Campbella
Diagram Campbella przedstawia zależność częstotliwości wzbudzenia od prędkości obrotowej. Dla każdego rzędu harmonicznego k, częstotliwość wzbudzenia przy prędkości n jest:
Przejście (prędkość krytyczna) występuje, gdy wzbudzenie harmoniczne odpowiada częstotliwości naturalnej:
Typowe rzędy harmoniczne
| Rząd (harmoniczna) | Źródło |
|---|---|
| 1× | Niewyważenie, ugięcie, ekscentryczność |
| 2× | Niewspółosiowość, łożysko eliptyczne, luz mechaniczny |
| 3× | Niewspółosiowość (poważna), wady sprzęgieł |
| k× (przelot ostrza) | Liczba ostrzy × obr./min |
| k× (zazębienie) | Liczba zębów × obr./min |
Przykład praktyczny
Biorąc pod uwagę: fn1 = 25 Hz, fn2 = 48 Hz, Harmoniczne: 1×, 2×, 3×
1× przejście przez fn1: obr./min = 25 × 60 / 1 = 1500 obr./min
2× przejście przez fn1: obr./min = 25 × 60 / 2 = 750 obr./min
1× przejście przez fn2: obr./min = 48 × 60 / 1 = 2880 obr./min
⚠️ Uwaga: Utrzymuj prędkość roboczą co najmniej o 20% odległą od prędkości krytycznej. Jeśli podczas rozpędzania konieczne jest przekroczenie prędkości krytycznej, należy szybko przyspieszyć w strefie rezonansowej.
Wykres Campbella przedstawia częstotliwości wymuszeń (harmoniczne prędkości obrotowej) na tle częstotliwości drgań własnych układu. Punkty przecięcia prostych wymuszeń z częstotliwościami własnymi wskazują potencjalne rezonanse — prędkości krytyczne, przy których może wystąpić silne wzmocnienie drgań.
Rzędy harmonicznych to wielokrotności częstotliwości obrotowej wału. 1× = raz na obrót (niewyważenie), 2× = dwa razy na obrót (niewspółosiowość), wyższe rzędy odpowiadają częstotliwości łopatkowej, zazębienia kół zębatych itp.
Prędkość krytyczna w RPM = fn × 60 / rząd. Przykładowo, jeśli częstotliwość własna wynosi fn = 50 Hz, a rząd harmonicznej = 2×, to prędkość krytyczna wynosi 50 × 60 / 2 = 1500 RPM.
Przy prędkościach krytycznych częstotliwość wymuszenia pokrywa się z częstotliwością drgań własnych, co wywołuje rezonans, gwałtowny wzrost amplitudy drgań, ryzyko uszkodzenia konstrukcji oraz przyspieszone zużycie łożysk.
Należy zachować co najmniej 20% zapasu oddalenia od rezonansu. Dostępne rozwiązania: zmiana sztywności lub masy (przesunięcie częstotliwości własnych), zwiększenie tłumienia, modyfikacja zakresu roboczych prędkości obrotowych lub szybkie przejście przez strefę rezonansu podczas rozruchu i wybiegu.
Procedury opisane na tej stronie zostały opracowane i przetestowane w warunkach terenowych przez zespół Vibromera przy użyciu urządzenia Balanset-1A, przenośnego dwukanałowego balansera i analizatora drgań do wyważania wirników na miejscu.
Określaj krytyczne prędkości i rezonanse w terenie dzięki profesjonalnym analizatorom drgań. Używane w ponad 50 krajach.
