Kaj je Campbellov diagram?

Campbellov diagram (imenovan tudi interferenčni diagram) prikazuje vzbujevalne frekvence (harmonike hitrosti vrtenja) glede na naravne frekvence. Kjer harmonske črte sekajo črte naravnih frekvenc, obstaja potencialna resonanca ali kritična hitrost.

Kaj so harmonični redovi?

Harmonični redovi predstavljajo večkratnike vrtilne hitrosti. 1× je osnovni red (1 na vrtljaj), 2× je dvakrat na vrtljaj (običajno za neusklajenost), višji redi pa se nanašajo na prehod lopatic, zobniški prijem itd.

Kako najdem kritične hitrosti iz diagrama?

Kritične hitrosti se pojavijo tam, kjer se harmonske linije sekajo z naravnimi frekvenčnimi linijami. Število vrtljajev na minuto (RPM) = fn × 60 / red, kjer je fn naravna frekvenca v Hz, red pa harmonsko število.

Zakaj so kritične hitrosti nevarne?

Pri kritičnih hitrostih harmonično vzbujanje sovpada z naravno frekvenco, kar povzroči resonanco. To vodi do ojačanih vibracij, morebitnih strukturnih poškodb in pospešene obrabe ležajev/komponent.

Kako se izognem kritičnim hitrostim?

Zagotovite, da je delovna hitrost vsaj 20% oddaljena od katere koli kritične hitrosti. Možnosti vključujejo spreminjanje lastnih frekvenc (ojačitev/spremembe mase), dodajanje dušenja ali prilagajanje območja delovne hitrosti.

Brezplačno inženirsko orodje — #015

Kalkulator Campbellovega diagrama

Prikažite interferenco med vrstnim redom harmoničnega vzbujanja in lastnimi frekvencami. Določite kritične točke presečišča hitrosti za vrteče se stroje.

Do 5 naravnih frekvenc Harmoniki 1×–10× Kritične hitrosti

Križišča za promet s kritično hitrostjo

Skupno število prehodov v območju hitrosti

—

Območje vrtilnih hitrosti

—

Naravne frekvence

—

Campbellov diagram

Načelo Campbellovega diagrama

Campbellov diagram prikazuje frekvenco vzbujanja glede na hitrost vrtenja. Za vsak harmonski red k, vzbujevalna frekvenca pri hitrosti n je:

Do križanja (kritične hitrosti) pride, ko harmonično vzbujanje ustreza naravni frekvenci:

Pogosti harmonični redovi

Red (harmonik)	Vir
1×	Neuravnoteženost, ukrivljenost, ekscentričnost
2×	Neporavnanost gredi, eliptičen ležaj, zračnost
3×	Neporavnanost gredi (huda), napake sklopke
k× (prehod rezila)	Število lopatic × RPM
k× (zobniški zatič)	Število zob × vrtljaji na minuto

Praktični primer

Primer – centrifugalna črpalka

Dano: f_{št. 1} = 25 Hz, f_n2 = 48 Hz, harmoniki: 1×, 2×, 3×

1× križišče pri f_{št. 1} vrtljaji na minuto = 25 × 60 / 1 = 1500 vrt/min

2× križišče pri f_{št. 1} vrtljaji na minuto = 25 × 60 / 2 = 750 vrt/min

1× križišče pri f_n2 vrtljaji na minuto = 48 × 60 / 1 = 2880 vrtljajev na minuto

⚠️ Opomba: Delovno hitrost vzdržujte vsaj 20% stran od katere koli kritične hitrosti. Če je treba med zagonom preseči kritično hitrost, hitro pospešite skozi resonančno območje.

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.

Postopki, opisani na tej strani, so bili razviti in terensko preizkušeni s strani ekipe Vibromera z uporabo naprave Balanset-1A, prenosnega dvokanalnega uravnoteževalnika in analizatorja vibracij za uravnoteženje rotorjev na mestu uporabe.