แผนภาพแคมป์เบลล์คืออะไร?

แผนภาพแคมป์เบลล์ (หรือเรียกว่าแผนภาพการรบกวน) แสดงความถี่กระตุ้น (ฮาร์มอนิกของความเร็วในการเคลื่อนที่) เทียบกับความถี่ธรรมชาติ บริเวณที่เส้นฮาร์มอนิกตัดกับเส้นความถี่ธรรมชาติ แสดงว่าอาจเกิดการสั่นพ้องหรือความเร็ววิกฤตขึ้น.

ลำดับฮาร์มอนิกคืออะไร?

ลำดับฮาร์มอนิกแสดงถึงค่าทวีคูณของความเร็วในการหมุน 1× คือค่าพื้นฐาน (1 ครั้งต่อรอบ) 2× คือสองครั้งต่อรอบ (พบได้บ่อยในกรณีที่แนวไม่ตรงกัน) และลำดับที่สูงกว่านั้นจะเกี่ยวข้องกับการผ่านของใบพัด การเข้าคู่ของเฟือง เป็นต้น.

ฉันจะหาความเร็ววิกฤตจากแผนภาพได้อย่างไร?

ความเร็ววิกฤตเกิดขึ้น ณ จุดที่เส้นลำดับฮาร์มอนิกตัดกับเส้นความถี่ธรรมชาติ สูตรคำนวณความเร็วรอบ ณ จุดตัดคือ RPM = fn × 60 / order โดยที่ fn คือความถี่ธรรมชาติในหน่วยเฮิรตซ์ และ order คือเลขฮาร์มอนิก.

เหตุใดความเร็ววิกฤตจึงเป็นอันตราย?

ที่ความเร็ววิกฤต การกระตุ้นแบบฮาร์มอนิกจะเกิดขึ้นพร้อมกับความถี่ธรรมชาติ ทำให้เกิดการสั่นพ้อง ซึ่งนำไปสู่การสั่นสะเทือนที่รุนแรงขึ้น ความเสียหายต่อโครงสร้างที่อาจเกิดขึ้น และการสึกหรอของแบริ่ง/ชิ้นส่วนที่เร็วขึ้น.

ฉันจะหลีกเลี่ยงความเร็ววิกฤตได้อย่างไร?

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าความเร็วในการทำงานอยู่ห่างจากความเร็ววิกฤตอย่างน้อย 20% ตัวเลือกต่างๆ ได้แก่ การเปลี่ยนความถี่ธรรมชาติ (การเพิ่มความแข็ง/การเปลี่ยนแปลงมวล) การเพิ่มการหน่วง หรือการปรับช่วงความเร็วในการทำงาน.

เครื่องมือวิศวกรรมฟรี — #015

เครื่องคำนวณแผนภาพแคมป์เบลล์

แสดงจุดตัดระหว่างอันดับการกระตุ้นฮาร์มอนิกกับความถี่ธรรมชาติ ระบุจุดตัดของความเร็ววิกฤตสำหรับเครื่องจักรหมุน.

ความถี่ธรรมชาติสูงสุด 5 ระดับ ฮาร์โมนิกส์ 1×–10× ความเร็วที่สำคัญ

ความเร็วขั้นต่ำ (RPM)

ความเร็วสูงสุด (RPM)

ความถี่ธรรมชาติ (เฮิร์ตซ์ สูงสุด 5)

ลำดับฮาร์มอนิก (คั่นด้วยเครื่องหมายจุลภาค)

ค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าอย่างรวดเร็ว

จุดตัดความเร็ววิกฤต

จำนวนจุดตัดทั้งหมดในช่วงความเร็ว

—

ช่วงความเร็ว

—

ความถี่ธรรมชาติ

—

แผนภาพแคมป์เบลล์

หลักการแผนภาพแคมป์เบลล์

แผนภาพแคมป์เบลล์แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความถี่กระตุ้นกับความเร็วในการหมุน สำหรับแต่ละลำดับฮาร์มอนิก k, ความถี่การกระตุ้นที่ความเร็ว n เป็น:

จุดตัด (ความเร็ววิกฤต) เกิดขึ้นเมื่อการกระตุ้นแบบฮาร์มอนิกตรงกับความถี่ธรรมชาติ:

ลำดับฮาร์มอนิกทั่วไป

สั่งซื้อ	แหล่งที่มา
1×	ความไม่สมดุล, การโก่ง, การเยื้องศูนย์
2×	การเยื้องศูนย์, ตลับลูกปืนรูปวงรี, ความหลวม
3×	การเยื้องศูนย์ (รุนแรง), ข้อบกพร่องของคัปปลิ้ง
k× (ความถี่ใบพัดผ่าน)	จำนวนใบพัด × RPM
k× (ความถี่ขบเฟือง)	จำนวนฟัน × รอบต่อนาที

ตัวอย่างการปฏิบัติ

ตัวอย่าง — ปั๊มแรงเหวี่ยง

ที่ให้ไว้: f_n1 = 25 เฮิรตซ์, f_n2 = 48 เฮิรตซ์, ฮาร์โมนิกส์: 1×, 2×, 3×

จุดตัด 1× ที่ f_n1: RPM = 25 × 60 / 1 = 1500 รอบต่อนาที

จุดตัด 2× ที่ f_n1: RPM = 25 × 60 / 2 = 750 รอบต่อนาที

จุดตัด 1× ที่ f_n2: RPM = 48 × 60 / 1 = 2880 รอบต่อนาที

⚠️ หมายเหตุ: รักษาระดับความเร็วในการทำงานให้ห่างจากความเร็ววิกฤตอย่างน้อย 20% หากจำเป็นต้องผ่านความเร็ววิกฤตในระหว่างการเร่งเครื่อง ให้เร่งความเร็วผ่านโซนเรโซแนนซ์อย่างรวดเร็ว.

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.

ขั้นตอนที่อธิบายไว้ในหน้านี้ได้รับการพัฒนาและทดสอบภาคสนามโดยทีมงาน Vibromera โดยใช้ Balanset-1A ซึ่งเป็นเครื่องบาลานซ์และเครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือนแบบสองช่องสัญญาณชนิดพกพา สำหรับการบาลานซ์โรเตอร์หน้างาน