Čo je Campbellov diagram?

Campbellov diagram (nazývaný aj interferenčný diagram) znázorňuje budiace frekvencie (harmonické z rýchlosti jazdy) oproti vlastným frekvenciám. Tam, kde harmonické čiary pretínajú čiary vlastných frekvencií, existuje potenciálna rezonancia alebo kritická rýchlosť.

Čo sú to harmonické rády?

Harmonické rády predstavujú násobky rýchlosti otáčania. 1× je základná frekvencia (1 na otáčku), 2× je dvojnásobok na otáčku (bežné pre nesprávne zarovnanie) a vyššie rády sa vzťahujú na prechod lopatiek, záber ozubených kolies atď.

Ako nájdem kritické rýchlosti z diagramu?

Kritické rýchlosti sa vyskytujú tam, kde sa čiary harmonického rádu pretínajú s čiarami vlastnej frekvencie. Otáčky za minútu (RPM) pretínajú fn × 60 / rád, kde fn je vlastná frekvencia v Hz a rád je číslo harmonickej.

Prečo sú kritické rýchlosti nebezpečné?

Pri kritických rýchlostiach sa harmonické budenie zhoduje s vlastnou frekvenciou, čo spôsobuje rezonanciu. To vedie k zosilneným vibráciám, možnému poškodeniu konštrukcie a zrýchlenému opotrebovaniu ložísk/komponentov.

Ako sa vyhnúť kritickým rýchlostiam?

Uistite sa, že prevádzková rýchlosť sa od kritickej rýchlosti líši o najmenej 20%. Možnosti zahŕňajú zmenu vlastných frekvencií (vystuženie/zmeny hmotnosti), pridanie tlmenia alebo nastavenie rozsahu prevádzkovej rýchlosti.

Bezplatný inžiniersky nástroj — #015

Kalkulačka Campbellových diagramov

Zobrazte interferenciu medzi rádmi harmonického budenia a vlastnými frekvenciami. Identifikujte kritické body prechodu rýchlosti pre rotujúce stroje.

Až 5 prirodzených frekvencií Harmonické 1× – 10× Kritické rýchlosti

Kríženia kritických rýchlostí

Celkový počet krížení v rozsahu rýchlostí

—

Rozsah otáčok

—

Prirodzené frekvencie

—

Campbellov diagram

Princíp Campbellovho diagramu

Campbellov diagram znázorňuje závislosť budiacej frekvencie od rýchlosti otáčania. Pre každý harmonický rád k, budiaca frekvencia pri rýchlosti n je:

Kritická rýchlosť (prechod) nastáva, keď harmonické budenie zodpovedá vlastnej frekvencii:

Bežné harmonické rády

Rád (harmonická)	Zdroj
1×	Nevyváženosť, priehyb, excentricita
2×	Nesprávne zarovnanie, eliptické ložisko, vôľa
3×	Nesprávne zarovnanie (závažné), chyby spojky
k× (priechod čepele)	Počet lopatiek × RPM
k× (záber ozubeného kolesa)	Počet zubov × otáčky za minútu

Praktický príklad

Príklad – Odstredivé čerpadlo

Vzhľadom na to, že: f_n1 = 25 Hz, f_n2 = 48 Hz, Harmonické: 1×, 2×, 3×

1× kríženie pri f_n1: RPM = 25 × 60 / 1 = 1500 ot./min.

2× kríženie pri f_n1: RPM = 25 × 60 / 2 = 750 ot./min.

1× kríženie pri f_n2: RPM = 48 × 60 / 1 = 2880 ot./min.

⚠️ Poznámka: Prevádzkovú rýchlosť udržiavajte aspoň 20% mimo akejkoľvek kritickej rýchlosti. Ak je potrebné počas rozbehu prekonať kritickú rýchlosť, rýchlo zrýchlite cez rezonančnú zónu.

A Campbell diagram plots excitation frequencies (harmonics of running speed) against natural frequencies. Intersections indicate potential resonance — critical speeds where amplified vibration may occur.

Harmonic orders are multiples of the shaft rotation frequency. 1× = once per revolution (unbalance), 2× = twice per revolution (misalignment), higher orders relate to blade pass, gear mesh, etc.

Critical speed RPM = f_n × 60 / order. For example, if f_n = 50 Hz and order = 2×, critical speed = 50 × 60 / 2 = 1500 RPM.

At critical speeds, excitation frequency matches a natural frequency causing resonance, amplified vibration, possible structural damage, and accelerated bearing wear.

Maintain at least 20% separation margin. Options: change stiffness/mass (shift natural frequencies), add damping, modify operating speed range, or pass through resonance quickly during run-up/down.

Postupy opísané na tejto stránke vyvinul a v teréne otestoval tím Vibromera pomocou zariadenia Balanset-1A, prenosného dvojkanálového vyvažovacieho prístroja a analyzátora vibrácií na vyvažovanie rotorov priamo na mieste.