ฉันจะคำนวณแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจากความไม่สมดุลได้อย่างไร?

แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง F = U × ω² โดยที่ U คือค่าความไม่สมดุลในหน่วย kg·m และ ω คือความเร็วเชิงมุมในหน่วย rad/s ถ้าค่าความไม่สมดุลอยู่ในหน่วย g·mm ให้แปลงเป็น kg·m โดยหารด้วย 10⁶ ความเร็วเชิงมุม ω = 2π × n / 60 โดยที่ n คือความเร็วในหน่วย RPM.

หน่วยของความไม่สมดุลคืออะไร?

ความไม่สมดุลจะวัดในหน่วยมวล × ระยะทาง: กรัม·มิลลิเมตร (g·mm) เป็นหน่วยที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรม ออนซ์·นิ้ว (oz·in) ใช้ในอเมริกาเหนือ และกิโลกรัม·เมตร (kg·m) เป็นหน่วย SI 1 ออนซ์·นิ้ว ≈ 720 กรัม·มิลลิเมตร.

เหตุใดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจึงเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของความเร็ว?

แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง F = m × r × ω² เนื่องจาก ω แปรผันตรงกับความเร็วรอบ (RPM) การเพิ่มความเร็วเป็นสองเท่าจะทำให้แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางเพิ่มขึ้นเป็นสี่เท่า นี่คือเหตุผลที่ใบพัดความเร็วสูงต้องการค่าความคลาดเคลื่อนในการปรับสมดุลที่เข้มงวดกว่าใบพัดความเร็วต่ำมาก.

แรงที่ไม่สมดุลส่งผลต่อตลับลูกปืนอย่างไร?

ความไม่สมดุลก่อให้เกิดแรงหมุนที่ความถี่ 1 เท่าของรอบต่อนาที แรงนี้จะถูกส่งผ่านไปยังแบริ่ง ทำให้ภาระของแบริ่งเพิ่มขึ้น ส่งผลให้เกิดการสึกหรอ ความล้า และการสั่นสะเทือนที่เร็วขึ้น แรงที่ไม่สมดุลนี้จะเพิ่มภาระให้กับแบริ่งโดยตรง.

แรงที่ไม่สมดุลและการสั่นสะเทือนมีความสัมพันธ์กันอย่างไร?

แรงที่ไม่สมดุลเป็นตัวกระตุ้นหลักที่ความเร็วรอบ 1× RPM ในเครื่องจักรหมุน ความ amplitud ของการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับขนาดของแรง ความแข็งแกร่งเชิงพลวัตของเครื่องจักร (มวล ความแข็งแกร่ง การหน่วง) และความใกล้เคียงกับความถี่เรโซแนนซ์.

เครื่องมือวิศวกรรมฟรี · #007

แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจากความไม่สมดุล

คำนวณแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่เกิดจากความไม่สมดุลที่เหลืออยู่ในชิ้นส่วนที่หมุน ป้อนค่าความไม่สมดุลและความเร็วเพื่อดูผลลัพธ์ของแรงได้ทันที.

F = U·ω² กรัม·มม. → เอ็น การรับน้ำหนัก

Results

แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง

แรง (กิโลนิวตัน)

แรง (lbf)

ความเร็วเชิงมุม ω

ความถี่

ความไม่สมดุล (กก.·ม.)

มวลสถิตเทียบเท่า

แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจากความไม่สมดุล

เมื่อโรเตอร์มีความไม่สมดุลตกค้าง U (มวล × ความเยื้องศูนย์) การหมุนจะสร้างแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง:

เอฟ — แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง (N)
คุณ — ความไม่สมดุลในหน่วย kg·m (= g·mm × 10⁻⁶)
ω — ความเร็วเชิงมุม = 2πn/60 (เรเดียน/วินาที)
n — ความเร็วรอบ (RPM)

การพึ่งพาความเร็ว

เนื่องจากแรงขึ้นอยู่กับ ω² ความสัมพันธ์กับ RPM จึงเป็นแบบกำลังสอง:

เพิ่มความเร็วเป็นสองเท่า สี่เท่า แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง นี่คือเหตุผลที่เครื่องจักรความเร็วสูง (กังหัน, เทอร์โบชาร์จเจอร์) ต้องการค่าความคลาดเคลื่อนในการทรงตัวที่เข้มงวดกว่ามาก.

โหลดคงที่เทียบเท่า

มวลคงที่เทียบเท่า คือ มวลที่เมื่อวางนิ่งอยู่บนแบริ่งแล้ว จะสร้างภาระเท่ากับแรงไม่สมดุลที่หมุนอยู่:

ตัวอย่างการปฏิบัติ

ตัวอย่าง — มอเตอร์ไฟฟ้า

ที่ให้ไว้: ความไม่สมดุล U = 1000 กรัม·มม., ความเร็ว n = 3000 รอบต่อนาที

ω = 2π × 3000 / 60 = 314.16 ราด/วินาที

U (SI) = 1,000 × 10⁻⁶ = 0.001 กก.·ม.

F = 0.001 × 314.16² = 98.7 เหนือ

ภาระคงที่เทียบเท่า: 98.7 / 9.81 = 10.06 กก.

แรงไม่สมดุลทั่วไป

ความไม่สมดุล (กรัม·มม.)	ความเร็ว (รอบต่อนาที)	แรง (นิวตัน)	แอปพลิเคชัน
100	10 000	109.7	เทอร์โบชาร์จเจอร์
1 000	3 000	98.7	มอเตอร์ไฟฟ้า
5 000	1 500	123.4	ปั๊มหอยโข่ง
10 000	750	61.7	พัดลมขนาดใหญ่
50 000	300	49.3	เครื่องบด

⚠️ หมายเหตุ: การคำนวณนี้ตั้งอยู่บนสมมติฐานว่าโรเตอร์มีความแข็งเกร็งที่ความเร็วต่ำกว่าความเร็ววิกฤตแรก ที่ความเร็วสูงกว่าความเร็ววิกฤตแรก การตอบสนองทางพลศาสตร์จะซับซ้อนมากขึ้นและต้องใช้การวิเคราะห์พลศาสตร์ของโรเตอร์.

เครื่องคำนวณแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจากความไม่สมดุล | เครื่องมือออนไลน์ฟรี

เผยแพร่โดย นิโคไล เชลโคเวนโก บน 15 ก.พ. 2569 15 ก.พ. 2569

Results

แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจากความไม่สมดุล

การพึ่งพาความเร็ว

โหลดคงที่เทียบเท่า

ตัวอย่างการปฏิบัติ

แรงไม่สมดุลทั่วไป