Vad är kritisk hastighet?

Kritisk hastighet är den rotationshastighet vid vilken en axels rotationsfrekvens är lika med en av dess naturliga böjningsfrekvenser, vilket orsakar resonans. Vid kritisk hastighet producerar även liten obalans stora vibrationer som kan skada lager, tätningar och själva axeln.

Varför undvika att köra nära kritisk hastighet?

Drift nära kritisk hastighet förstärker vibrationer exponentiellt på grund av resonans. Standardpraxis är att arbeta minst 20–30% under eller över den kritiska hastigheten. Området inom ±20% från kritisk hastighet kallas det kritiska hastighetsbandet och bör undvikas.

Hur höjer man den kritiska hastigheten?

Kritisk hastighet kan höjas genom att öka axeldiametern (ökar styvheten med d⁴), använda ett styvare material (högre E-modul), minska axellängden, minska rotormassan eller ändra stödförhållandena från enkelt stödda till fasta.

Vad är skillnaden mellan en styv och flexibel rotor?

En stel rotor arbetar långt under sitt första kritiska varvtal (vanligtvis under 70% av Ncr). En flexibel rotor arbetar över sitt första kritiska varvtal och måste passera genom resonans under upp- och nedkörning. Flexibla rotorer kräver noggrannare balansering.

Vilken säkerhetsmarginal rekommenderas?

API 610 och API 617 rekommenderar att det första kritiska varvtalet är minst 20% över det maximala kontinuerliga driftsvarvtalet (för stela rotorer) eller att driftsvarvtalet är minst 15–20% över det kritiska varvtalet (för flexibla rotorer som passerar genom resonans).

Gratis tekniskt verktyg — #009

Rotorns kritiska hastighetskalkylator

Beräkna den första kritiska hastigheten (egenfrekvensen) för en axel med central massa eller distribuerad massa med hjälp av Rayleigh-metoden. Jämför med driftvarvtalet för säkerhetsmarginal.

Centralmassan Rayleigh-metoden 3 stödtyper

Axellängd L (mm)

Axeldiameter d (mm)

Rotormassa m (kg)

Material (E-modul)

Stödtyp

Driftshastighet (Varv/min, valfritt)

Snabbförinställningar

Resultat

Kritisk hastighet (central massa)

—

Naturfrekvens

—

Vinkelfrekvens ω_n

—

Tröghetsmoment I

—

Axelstyvhet k

—

Driftshastighetsmarginal

—

Andra momentet av area

Central Mass — Enkelt stödd

För en axel med koncentrerad massa m vid mittspannet och enkelt stödda ändar:

Faktorer för stödvillkor

Styvhetskoefficienten k ändringar med supporttyp:

Stöd	Styvhet k	Faktor kontra SS
Enkelt stödd (central last)	48EI / L³	1.00
Fast-Fast (central last)	192EI / L³	4.00
Utkragande (ändlast)	3EI / L³	0.0625

Praktiskt exempel

Exempel — Pumpaxel

Given: L = 800 mm, d = 50 mm, m = 30 kg, Stål E = 210 GPa, Enkelt stödd

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 varv/min

⚠️ Obs: Denna förenklade modell antar en masslös axel med en enda koncentrerad massa. För mer exakta resultat på tunga axlar, överväg Rayleigh- eller Dunkerley-metoderna som tar hänsyn till distribuerad axelmassa.

Kalkylator för kritisk rotorhastighet | Axelns naturliga frekvens

Publicerad av Nikolaj Sjelkovenko på 15 februari 2026 15 februari 2026

Resultat

Andra momentet av area

Central Mass — Enkelt stödd

Faktorer för stödvillkor

Praktiskt exempel