Brezplačno inženirsko orodje
Naravna frekvenca turbinske lopatice in Campbellovo preverjanje
Izračunajte naravno frekvenco turbinske lopatice v prvem načinu (model konzolnega nosilca) in preverite harmonske prehode znotraj območja obratovalne hitrosti z uporabo poenostavljenega Campbellovega diagrama.
Rezultati
Naravna frekvenca konzolnega nosilca
Lopatico turbine lahko modeliramo kot konzolni nosilec, pritrjen na korenu. Naravne frekvence so:
- λn — lastna vrednost: λ₁ = 1,8751, λ₂ = 4,6941, λ₃ = 7,8548
- E — Youngov modul (Pa)
- I — drugi moment površine (m⁴) = b·h³/12 za pravokotni prečni prerez
- ρ — gostota materiala (kg/m³)
- A — površina prečnega prereza (m²) = b·h
- L — dolžina lopatice (m)
Campbellov diagram
Campbellov diagram prikazuje naravno frekvenco lopatic (vodoravne črte) glede na črte vzbujanja motorja (diagonalne črte: f = n × vrt/min/60). Presečišča znotraj območja obratovalne hitrosti kažejo na morebitno resonanco.
Med lastnimi frekvencami in vzbujevalnimi frekvencami pri obratovalni hitrosti je običajno potrebna minimalna ločilna meja 10%.
Razmerja oblik modov
| Način | λn | fn razmerje / f₁ | Znak |
|---|---|---|---|
| 1. | 1.8751 | 1.000 | Prvo upogibanje |
| 2. | 4.6941 | 6.267 | Drugo upogibanje |
| 3. | 7.8548 | 17.55 | Tretje upogibanje |
Dano: L = 500 mm, debelina h = 12 mm, širina b = 80 mm, jeklo (E = 200 GPa, ρ = 7850 kg/m³)
I = 80 × 12³ / 12 = 11.520 mm⁴ = 1,152 × 10⁻⁸ m⁴
A = 80 × 12 = 960 mm² = 9,6 × 10⁻⁴ m²
f₁ = (1.8751² / (2π)) × √(200×10⁹ × 1.152×10⁻⁸ / (7850 × 9.6×10⁻⁴ × 0.5⁴)) = 0.5596 × √4892
f₁ ≈ 39.1 Hz
⚠️ Opomba: To je poenostavljen model enotnega konzolnega nosilca. Dejanske lopatice turbin imajo zožene profile, zasuk, obloge, učinke ploščadi, centrifugalno ojačitev in temperaturno odvisne lastnosti materiala, ki pomembno vplivajo na lastne frekvence. Za podrobno načrtovanje uporabite metodo končnih elementov (MKE).
Profesionalni instrumenti za analizo vibracij in uravnoteženje na terenu za turbostroje. Uporabljajo se v več kot 50 državah.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko je inženir vibracijske analize ter ustanovitelj in izvršni direktor podjetja Vibromera. Že več kot 15 let uravnotežuje vrtečo se opremo na terenu, in ne na preizkuševališču: mulčerje, industrijske ventilatorje, drobilnike, centrifuge, gredi in vretena. Prav iz tega dela so nastali instrumenti Balanset — zasnovani so bili kot orodje, ki ga strokovnjak lahko prinese do stroja in ga uporabi sam, na mestu samem, ne pa kot laboratorijska oprema. Vibromera je bila ustanovljena leta 2017, od leta 2023 pa ima sedež v Portu na Portugalskem. Tu potekajo razvoj, sestavljanje in podpora za linijo Balanset. Vodilni instrument je Balanset-1A, prenosni analizator za enoravninsko in dvoravninsko uravnoteženje ter za vibracijsko diagnostiko. Nikolai osebno sodeluje pri podpori strankam, pri reševanju zahtevnih primerov uravnoteženja in pri razvoju programske opreme. S strankami dela po vsem svetu, v katerem koli jeziku.
