พบกับ Vibromera.com — เว็บไซต์นานาชาติใหม่ของเรา เยี่ยมชม Vibromera.com →

เครื่องมือวิศวกรรมฟรี · #007

แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจากความไม่สมดุล

คำนวณแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่เกิดจากความไม่สมดุลคงเหลือในชิ้นส่วนที่หมุน ป้อนค่าความไม่สมดุลและความเร็วเพื่อดูผลลัพธ์ของแรงได้ทันที

F = U·ω² g·mm → N โหลดที่แบริ่ง
ค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าอย่างรวดเร็ว

ผลลัพธ์

แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง
—
แรง (กิโลนิวตัน)
—
แรง (lbf)
—
ความเร็วเชิงมุม ω
—
ความถี่
—
ความไม่สมดุล (กก.·ม.)
—
มวลสถิตเทียบเท่า
—

แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจากความไม่สมดุล

เมื่อโรเตอร์มีความไม่สมดุลตกค้าง U (มวล × ความเยื้องศูนย์) การหมุนจะสร้างแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง:

  • F — แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง (N)
  • U — ความไม่สมดุลในหน่วย kg·m (= g·mm × 10⁻⁶)
  • ω — ความเร็วเชิงมุม = 2πn/60 (rad/s)
  • n — ความเร็วรอบ (RPM)

การพึ่งพาความเร็ว

เนื่องจากแรงขึ้นอยู่กับ ω² ความสัมพันธ์กับ RPM จึงเป็นแบบกำลังสอง:

เพิ่มความเร็วเป็นสองเท่า สี่เท่า แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง นี่คือเหตุผลที่เครื่องจักรความเร็วสูง (กังหัน, เทอร์โบชาร์จเจอร์) ต้องการค่าความคลาดเคลื่อนในการทรงตัวที่เข้มงวดกว่ามาก.

โหลดคงที่เทียบเท่า

มวลสถิตเทียบเท่าคือมวลที่เมื่อวางนิ่งบนแบริ่งแล้ว จะก่อให้เกิดโหลดเท่ากับแรงจากความไม่สมดุลที่หมุนอยู่

ตัวอย่างการปฏิบัติ

ตัวอย่าง — มอเตอร์ไฟฟ้า

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

ω = 2π × 3000 / 60 = 314.16 rad/s

U (SI) = 1000 × 10⁻⁶ = 0.001 kg·m

F = 0.001 × 314.16² = 98.7 N

ภาระคงที่เทียบเท่า: 98.7 / 9.81 = 10.06 กก.

แรงไม่สมดุลทั่วไป

ความไม่สมดุล (กรัม·มม.)ความเร็ว (รอบต่อนาที)แรง (นิวตัน)การประยุกต์ใช้
10010 000109.7เทอร์โบชาร์จเจอร์
1 0003 00098.7มอเตอร์ไฟฟ้า
5 0001 500123.4ปั๊มหอยโข่ง
10 00075061.7พัดลมขนาดใหญ่
50 00030049.3เครื่องบด

⚠️ หมายเหตุ: การคำนวณนี้ตั้งอยู่บนสมมติฐานว่าโรเตอร์มีความแข็งเกร็งที่ความเร็วต่ำกว่าความเร็ววิกฤตแรก ที่ความเร็วสูงกว่าความเร็ววิกฤตแรก การตอบสนองทางพลศาสตร์จะซับซ้อนมากขึ้นและต้องใช้การวิเคราะห์พลศาสตร์ของโรเตอร์.

Use the formula F = U × ω², where U is unbalance in kg·m and ω is angular velocity in rad/s.

If your unbalance is in g·mm, convert to kg·m by dividing by 10⁶. Angular velocity ω = 2π × n / 60, where n is RPM.

Example: 1000 g·mm at 3000 RPM → F = 0.001 × 314.16² ≈ 98.7 N

Unbalance is measured in mass × distance:

  • g·mm (gram-millimeters) — most common industrially
  • oz·in (ounce-inches) — North America
  • kg·m — SI unit

1 oz·in = 720 g·mm. To convert g·mm to kg·m, divide by 10⁶.

Centrifugal force F = m × r × ω². Since ω is proportional to RPM, doubling the speed quadruples the force.

This is the fundamental reason why high-speed machines (turbines, spindles, turbochargers) need much tighter balance grades than slow machines.

The unbalance force creates a rotating load vector at 1× RPM. This:

  • Increases dynamic bearing load → reduces bearing L₁₀ life
  • Generates vibration at 1× RPM frequency
  • Causes shaft deflection and seal wear
  • Can excite resonances in the support structure

For rolling element bearings, bearing life is inversely proportional to load³, so even a modest increase in force significantly reduces bearing life.

Unbalance force is the excitation; vibration is the response. The vibration amplitude depends on:

  • Force magnitude (from unbalance × ω²)
  • Machine dynamic stiffness (mass, stiffness, damping)
  • Proximity to resonance (critical speeds)

The relationship is: vibration velocity ≈ F / (dynamic stiffness). Near resonance, the response is amplified by the quality factor Q.

ขั้นตอนที่อธิบายไว้ในหน้านี้ได้รับการพัฒนาและทดสอบภาคสนามโดยทีมงาน Vibromera โดยใช้ Balanset-1A ซึ่งเป็นเครื่องบาลานซ์และเครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือนแบบสองช่องสัญญาณชนิดพกพา สำหรับการบาลานซ์โรเตอร์หน้างาน

Vibromera — อุปกรณ์ปรับสมดุลและวิเคราะห์การสั่นสะเทือนแบบพกพา
ลดแรงจากความไม่สมดุลหน้างานด้วยเครื่องถ่วงสมดุลแบบพกพาของเรา ให้เป็นไปตาม ISO 21940-11 และยืดอายุการใช้งานของตลับลูกปืน
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องมือถ่วงสมดุลของ Vibromera
หมวดหมู่:

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko เป็นวิศวกรวิเคราะห์การสั่นสะเทือน และเป็นผู้ก่อตั้งและประธานเจ้าหน้าที่บริหารของ Vibromera กว่า 15 ปีที่เขาถ่วงสมดุลเครื่องจักรหมุนในภาคสนามแทนที่จะทำบนแท่นทดสอบ ได้แก่ มุลเชอร์ พัดลมอุตสาหกรรม เครื่องบด เครื่องหมุนเหวี่ยง เพลา และสปินเดิล งานนี้เองที่ทำให้เกิดเครื่องมือ Balanset — ออกแบบมาให้เป็นเครื่องมือที่ผู้เชี่ยวชาญสามารถถือไปยังเครื่องจักรและใช้งานได้ด้วยตัวคนเดียวหน้างาน ไม่ใช่อุปกรณ์สำหรับห้องปฏิบัติการ Vibromera ก่อตั้งขึ้นในปี 2017 และตั้งฐานอยู่ที่เมืองปอร์ตู ประเทศโปรตุเกส ตั้งแต่ปี 2023 การพัฒนา การประกอบ และการสนับสนุนผลิตภัณฑ์ตระกูล Balanset ทั้งหมดเกิดขึ้นที่นี่ เครื่องมือเรือธงคือ Balanset-1A เครื่องวิเคราะห์แบบพกพาสำหรับการถ่วงสมดุลหนึ่งระนาบและสองระนาบ และสำหรับการวินิจฉัยการสั่นสะเทือน Nikolai มีส่วนร่วมด้วยตนเองในการสนับสนุนลูกค้า ในการแก้ไขงานถ่วงสมดุลที่ยาก และในการพัฒนาซอฟต์แวร์ เขาทำงานกับลูกค้าทั่วโลกในทุกภาษา

WhatsApp
Balanset-1A · €1975ถามวิศวกร