Ako sa vypočíta odstredivá sila pôsobiaca na lopatky ventilátora?

Odstredivá sila F = m × R × ω², kde m je hmotnosť lopatky v kg, R je vzdialenosť od osi otáčania k ťažisku lopatky v metroch a ω = 2π·n/60 je uhlová rýchlosť v rad/s. Výsledok je v Newtonoch.

Aký je pomer sily k hmotnosti a prečo je dôležitý?

Pomer sily k hmotnosti je odstredivá sila vydelená hmotnosťou čepele (m×g). Uvádza, koľkokrát je gravitačná sila na čepeľ pôsobí. Pomer 1000 znamená, že čepeľ 'cíti' 1000-násobok svojej vlastnej hmotnosti. Toto je rozhodujúce pre namáhanie v koreňovej časti čepele, návrh upevňovacích prvkov a posúdenie únavovej životnosti.

Aká je bezpečná rýchlosť špičky pre priemyselné ventilátory?

Typické maximálne rýchlosti hrotu: obežné kolesá z uhlíkovej ocele 80 – 120 m/s, nehrdzavejúca oceľ 60 – 90 m/s, hliník 100 – 150 m/s, FRP/sklolaminát 60 – 80 m/s. Vyššie rýchlosti hrotu zvyšujú odstredivé namáhanie a hluk. Kritické aplikácie môžu obmedziť rýchlosť hrotu na 60 m/s.

Prečo ventilátory ID pociťujú väčšiu odstredivú silu ako ventilátory FD?

Ventilátory s núteným prievanom (ID) zvyčajne spracovávajú horúci a znečistený plyn a majú väčšie a ťažšie lopatky s väčším polomerom ako ventilátory s núteným prievanom (FD). V kombinácii s podobnými alebo vyššími rýchlosťami to vedie k výrazne väčším odstredivým silám na lopatkách ventilátora s núteným prievanom.

Aký je vzťah odstredivej sily k vyváženiu ventilátora?

Odstredivá sila z nevyváženosti (nerovnomerné rozloženie hmotnosti) spôsobuje vibrácie. Aj malý rozdiel hmotnosti medzi lopatkami vytvára na hriadeli výslednú nevyváženú silu. Správne vyváženie zabezpečuje, že odstredivé sily zo všetkých lopatiek sa vyrušia, čím sa na ložiskách zanechá minimálna výsledná sila.

Bezplatný inžiniersky nástroj

Kalkulačka odstredivej sily lopatiek ventilátora

Vypočítajte odstredivú silu na lopatkách ventilátora pre ventilátory ID a FD. Získajte silu na lopatku, celkovú silu, pomer sily k hmotnosti a rýchlosť otáčania.

Ventilátory ID / FD Sila na čepeľ Rýchlosť hrotu

Výsledky

Sila na čepeľ

—

Sila na čepeľ (kN)

—

Pomer sily k hmotnosti

—

Celková sila (všetky čepele)

—

Rýchlosť hrotu

—

Odstredivá sila na lopatke ventilátora

m — hmotnosť čepele (kg)
R — vzdialenosť od osi k ťažisku čepele (m) — zadajte v mm, prepočítané interne
ω = 2π·n/60 — uhlová rýchlosť (rad/s)

Pomer sily k hmotnosti

Rýchlosť hrotu

Rýchlosť hrotu sa vypočíta pomocou polomeru ťažiska lopatky. Pre skutočnú rýchlosť hrotu obežného kolesa použite vonkajší polomer hrotu.

Praktický príklad

Príklad – Lopatka ventilátora ID

Vzhľadom na to, že: Hmotnosť čepele = 15 kg, polomer ťažiska = 800 mm, rýchlosť = 1485 ot./min.

ω = 2π × 1485 / 60 = 155,5 rad/s

F = 15 × 0,8 × 155,5² = 290 340 N = 290,3 kN

Sila/Hmotnosť = 290 340 / (15 × 9,81) = 1 972×

Rýchlosť hrotu v ťažisku = 0,8 × 155,5 = 124,4 m/s

⚠️ Poznámka: Tieto sily pôsobia na koreň lopatky na každú lopatku. Výsledná sila pôsobiaca na ložiská závisí od kvality vyváženia – v ideálnom prípade sa všetky sily pôsobiace na lopatky rušia. Rozdiely v hmotnosti medzi lopatkami vytvárajú silu nevyváženosti meranú počas vyvažovania.

Centrifugal force F = m × R × ω², where m is blade mass in kg, R is the distance from rotation axis to blade center of gravity in meters, and ω = 2π·n/60 is angular velocity in rad/s. The result is in Newtons.

Force-to-weight ratio is centrifugal force divided by blade weight (m × g). It shows how many times gravitational force the blade experiences. A ratio of 1,000 means the blade "feels" 1,000× its own weight — critical for blade root stress and fastener design.

Typical limits:

Carbon steel: 80–120 m/s
Stainless steel: 60–90 m/s
Aluminum: 100–150 m/s
FRP/fiberglass: 60–80 m/s

Higher tip speeds increase centrifugal stress and noise.

ID (Induced Draft) fans handle hot, dirty gas requiring larger, heavier blades at greater radii. Combined with similar or higher speeds, this creates significantly greater centrifugal forces than smaller FD (Forced Draft) fan blades.

Centrifugal force from unbalance (uneven blade mass distribution) causes vibration. Even a small mass difference between blades creates a net force on bearings. Balancing ensures all blade forces cancel, leaving minimal net force at the shaft.

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.