Jak obliczyć siłę odśrodkową na podstawie niewyważenia?

Siła odśrodkowa F = U × ω², gdzie U to niewyważenie w kg·m, a ω to prędkość kątowa w rad/s. Jeśli niewyważenie jest w g·mm, przelicz na kg·m, dzieląc przez 10⁶. Prędkość kątowa ω = 2π × n/60, gdzie n to prędkość w obr./min.

Jaka jest jednostka niewyważenia?

Niewyważenie mierzy się w jednostkach masy × odległości: w przemyśle najczęściej stosuje się g·mm (gramo-milimetry), w Ameryce Północnej oz·in (uncje-cale), a w układzie SI jednostką kg·m jest 1 oz·in ≈ 720 g·mm.

Dlaczego siła odśrodkowa rośnie proporcjonalnie do kwadratu prędkości?

Siła odśrodkowa F = m × r × ω². Ponieważ ω jest proporcjonalna do liczby obrotów na minutę, podwojenie prędkości powoduje czterokrotny wzrost siły. Dlatego wirniki szybkoobrotowe wymagają znacznie mniejszych tolerancji wyważenia niż wirniki wolnoobrotowe.

Jak siła niewyważenia wpływa na łożyska?

Niewyważenie tworzy wektor siły wirującej z częstotliwością równą 1× obr./min. Siła ta jest przenoszona przez łożyska, zwiększając ich obciążenie dynamiczne, co powoduje przyspieszone zużycie, zmęczenie materiału i wibracje. Siła niewyważenia bezpośrednio zwiększa obciążenie łożyska.

Jaki jest związek między siłą niewyważenia a wibracjami?

Siła niewyważenia to główne wzbudzenie przy 1× obr./min w maszynach obrotowych. Wynikająca z tego amplituda drgań zależy od wielkości siły, sztywności dynamicznej maszyny (masy, sztywności, tłumienia) oraz bliskości częstotliwości rezonansowych.

Bezpłatne narzędzie inżynierskie · #007

Siła odśrodkowa z niewyważenia

Oblicz siłę odśrodkową generowaną przez niewyważenie resztkowe w obracającej się części. Wprowadź niewyważenie i prędkość, aby natychmiast zobaczyć wyniki siły.

F = U·ω² g·mm → N Obciążenie łożyska

Wyniki

Siła odśrodkowa

—

Siła (kN)

—

Siła (lbf)

—

Prędkość kątowa ω

—

Częstotliwość

—

Niewyważenie (kg·m)

—

Równoważna masa statyczna

—

Siła odśrodkowa z niewyważenia

Gdy wirnik ma niewyważenie resztkowe U (masa × mimośród), obrót generuje siłę odśrodkową:

F — siła odśrodkowa (N)
U — niewyważenie w kg·m (= g·mm × 10⁻⁶)
ω — prędkość kątowa = 2πn/60 (rad/s)
n — prędkość obrotowa (obr./min)

Zależność od prędkości

Ponieważ siła zależy od ω², zależność od obrotów na minutę jest kwadratowa:

Podwojenie prędkości czwórki siła odśrodkowa. Dlatego maszyny szybkoobrotowe (turbiny, turbosprężarki) wymagają znacznie mniejszych tolerancji wyważenia.

Równoważne obciążenie statyczne

Równoważna masa statyczna to masa, która umieszczona w stanie spoczynku na łożysku wytworzyłaby takie samo obciążenie, jak wirująca siła niewyważenia:

Przykład praktyczny

Przykład — silnik elektryczny

Biorąc pod uwagę: Niewyważenie U = 1000 g·mm, prędkość n = 3000 obr./min

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

Równoważne obciążenie statyczne: 98,7 / 9,81 = 10,06 kg

Typowe siły niewyważenia

Niewyważenie (g·mm)	Prędkość (obr./min)	Siła (N)	Aplikacja
100	10 000	109.7	Turbosprężarka
1 000	3 000	98.7	Silnik elektryczny
5 000	1 500	123.4	Pompa odśrodkowa
10 000	750	61.7	Duży wentylator
50 000	300	49.3	Łamacz

⚠️ Uwaga: Obliczenia te zakładają wirnik sztywny poniżej pierwszej prędkości krytycznej. Powyżej pierwszej prędkości krytycznej reakcja dynamiczna jest bardziej złożona i wymaga analizy dynamiki wirnika.

Kalkulator siły odśrodkowej z niewyważenia | Darmowe narzędzie online

Opublikowane przez Nikolai Shelkovenko na 15 lutego 2026 15 lutego 2026

Wyniki

Siła odśrodkowa z niewyważenia

Zależność od prędkości

Równoważne obciążenie statyczne

Przykład praktyczny

Typowe siły niewyważenia