Ce este viteza critică?

Turația critică este viteza de rotație la care frecvența de rotație a unui arbore este egală cu una dintre frecvențele sale naturale de încovoiere, provocând rezonanță. La turația critică, chiar și un dezechilibru mic produce vibrații mari care pot deteriora rulmenții, etanșările și arborele în sine.

De ce să evităm funcționarea aproape de viteza critică?

Funcționarea aproape de viteza critică amplifică exponențial vibrațiile din cauza rezonanței. Practica standard este de a funcționa cu cel puțin 20–30% sub sau peste viteza critică. Regiunea în limita a ±20% față de viteza critică se numește bandă de viteză critică și trebuie evitată.

Cum să crești viteza critică?

Viteza critică poate fi crescută prin creșterea diametrului arborelui (crește rigiditatea cu d⁴), utilizarea unui material mai rigid (modul E mai mare), reducerea lungimii arborelui, reducerea masei rotorului sau schimbarea condițiilor de susținere de la simplu susținut la fix-fixat.

Care este diferența dintre un rotor rigid și unul flexibil?

Un rotor rigid funcționează mult sub prima sa viteză critică (de obicei sub 70% de Ncr). Un rotor flexibil funcționează peste prima sa viteză critică și trebuie să treacă prin rezonanță în timpul pornirii și al derelicirii. Rotoarele flexibile necesită o echilibrare mai atentă.

Ce marjă de siguranță este recomandată?

API 610 și API 617 recomandă ca prima turație critică să fie cu cel puțin 20% peste turația maximă de funcționare continuă (pentru rotoare rigide) sau ca turația de funcționare să fie cu cel puțin 15–20% peste turația critică (pentru rotoare flexibile care trec prin rezonanță).

Instrument de inginerie gratuit — #009

Calculator de viteză critică a rotorului

Calculați prima viteză critică (frecvența naturală) a unui arbore cu masă centrală sau masă distribuită folosind metoda Rayleigh. Comparați cu turația de funcționare pe minut pentru marja de siguranță.

Masa Centrală Metoda Rayleigh 3 tipuri de asistență

Lungimea axului L (mm)

Diametrul arborelui d (mm)

Masa rotorului m (kg)

Material (modul E)

Tip de suport

Viteză de operare (RPM, opțional)

Presetări rapide

Rezultate

Viteză critică (masă centrală)

—

Frecvență naturală

—

Frecvența unghiulară ω_n

—

Momentul de inerție I

—

Rigiditatea arborelui k

—

Marja de viteză de operare

—

Al doilea moment al zonei

Masă centrală — Simplu susținută

Pentru un arbore cu o masă concentrată m la mijlocul deschiderii și la capete simplu sprijinite:

Factorii de condiție ai suportului

Coeficientul de rigiditate k modificări ale tipului de suport:

Suport	Rigiditate k	Factor vs. SS
Simplu susținut (sarcină centrală)	48EI / L³	1.00
Fix-Fix (sarcină centrală)	192EI / L³	4.00
Consolă (sarcină finală)	3EI / L³	0.0625

Exemplu practic

Exemplu — Arborele pompei

Dat: L = 800 mm, d = 50 mm, m = 30 kg, Oțel E = 210 GPa, Simplu Susținut

I = π × 50⁴ / 64 = 306.796 mm⁴

k = 48 × 210.000 × 306.796 / 800³ = 6.029 N/mm

ω_n = √(6.029.000 / 30) = 448,2 rad/s

N_cr = 448,2 × 60 / (2π) = 4.280 RPM

⚠️ Notă: Acest model simplificat presupune un arbore fără masă, cu o singură masă concentrată. Pentru rezultate mai precise pe arbori grei, luați în considerare metodele Rayleigh sau Dunkerley care iau în considerare masa distribuită a arborelui.

Calculator de viteză critică a rotorului | Frecvența naturală a arborelui

Publicat de Nikolai Shelkovenko pe 15 februarie 2026 15 februarie 2026

Rezultate

Al doilea moment al zonei

Masă centrală — Simplu susținută

Factorii de condiție ai suportului

Exemplu practic