Was ist kritische Geschwindigkeit?

Ein Objekt soll eine kritische Geschwindigkeit erreichen, wenn die Drehzahl einer seiner Eigenfrequenzen entspricht.Die kritische Geschwindigkeit wird in einem Zweig der Physik untersucht, der als Rotordynamik bekannt ist, der sich mit Rotation oder Winkelbewegung befasst.Ein rotierendes Objekt wie ein Propeller oder eine Zentrifugalpumpe muss häufig eine oder mehrere seiner kritischen Geschwindigkeiten durchlaufen, wenn er beschleunigt oder verlangsamt.Während diese Objekte mit kritischer Geschwindigkeit arbeiten, vibrieren sie mit einer hohen Amplitude, was zu Schäden verursacht werden kann.

Alle Objekte, die aus einem elastischen Material bestehen, haben eine oder mehrere Eigenfrequenzen.Die Eigenfrequenz eines Objekts ist die Häufigkeit, mit der es sich hin und her bewegt, sobald es in Bewegung gesetzt ist.Wenn ein Objekt bei einer seiner Eigenfrequenzen vibriert, soll es eine Resonanz oder eine große Schwingungsamplitude haben.In einem Musikinstrument ist diese Resonanz beispielsweise wünschenswert, da sie eine natürliche Verstärkung des Instruments verursacht.In der Rotordynamik ist diese Resonanz jedoch unerwünscht, da die beteiligten mechanischen Stücke stark vibrieren, was das System beschädigen kann.

Es gibt eine Reihe von Stimuli, die eine Resonanz verursachen können, von denen eine Rotationsbewegung ist.Wenn eine Objekt -Rotationsbewegung, auch als Winkelgeschwindigkeit bezeichnet, eine Resonanz verursacht, ist sie bei kritischer Geschwindigkeit.Drehende mechanische Objekte müssen so ausgelegt sein, dass sie schnell durch diese kritischen Geschwindigkeiten gelangen, sodass die amplifizierte Schwingung, die bei dieser Geschwindigkeit auftritt, nicht zu Beschädigungen führt.Während ein sich bewegendes System wie dieses natürlich eine Schwingung aufweist, muss die verstärkte Schwingung bei kritischer Geschwindigkeit vermieden oder schnell durchlaufen werden, wenn das System im Laufe der Zeit aufbewahrt wird.Die Rotordynamik ist daher stark mit der Lösung der verschiedenen kritischen Geschwindigkeiten befasst, die die Lebensdauer einer rotierenden Maschine beeinflussen können.

Die niedrigste Rotationsfrequenz, die dazu führt, dass ein Objekt bei einer seiner Eigenfrequenzen vibriert, wird als erste kritische Geschwindigkeit bezeichnet.Ein Objekt kann eine unendliche Anzahl kritischer Geschwindigkeiten haben, aber die wichtigste kritische Geschwindigkeit, die die Ingenieure berücksichtigen müssen, ist das erste.Einige rotierende Objekte sind so ausgelegt, dass sie unter ihrer ersten kritischen Geschwindigkeit arbeiten, aber viele drehen sich über dieser Geschwindigkeit.Solange die Drehzahl schnell durch die kritische Geschwindigkeit verläuft, sollte dies keinen signifikanten Einfluss auf die Lebensdauer der rotierenden Maschine haben.Es können jedoch Probleme auftreten, wenn ein Objekt so ausgelegt ist, dass es sich um seine kritische Geschwindigkeit dreht, da die resultierenden Schwingungen dazu führen können, dass die Maschine bricht.