Co je to kritická rychlost?

Objekt se říká, že dosáhne kritické rychlosti, když rychlost jeho rotace odpovídá jedné z jeho přirozených frekvencí. Kritická rychlost je studována ve větvi fyziky známé jako rotordynamika, která se zabývá rotačním nebo úhlovým pohybem. Rotující objekt, jako je vrtule nebo odstředivá čerpadlo, musí často procházet jednou nebo více kritickými rychlostmi, když zrychluje nebo zpomaluje. Při operaci kritickou rychlostí tyto objekty vibrují při vysoké amplitudě, což může způsobit poškození.

Všechny objekty, které se skládají z elastického materiálu, mají jednu nebo více přirozených frekvencí. Přirozená frekvence objektu je počet, kolikrát se bude pohybovat tam a zpět, jakmile bude nastavena do pohybu. Když objekt vibruje při jedné ze svých přirozených frekvencí, říká se, že má rezonanci nebo velkou vibrační amplitudu. Například v hudebním nástroji je tato rezonance žádoucí, protože způsobuje přirozené zesílení zvuku nástroje. V Rotordynamice, However, tato rezonance je nežádoucí, protože způsobuje, že mechanické kusy zapojené silně vibrují, což může systém poškodit.

Existuje řada podnětů, které mohou způsobit rezonanci, z nichž jedním je rotační pohyb. Když rotační pohyb objektu, nazývaný také úhlová rychlost, způsobí rezonanci, je při kritické rychlosti. Rotující mechanické objekty musí být navrženy tak, aby rychle procházely těmito kritickými rychlostmi, takže zesílené vibrace, ke kterým dochází při této rychlosti, nevede k poškození.

Odstředěné čerpadlo nebo vrtule se při zrychlení nebo zpomalení pohybují různými úhlovými rychlostmi. Zatímco takový pohybující se systém bude přirozeně mít určité vibrace, je třeba se zabránit a zesílené vibrace při kritické rychlosti, pokud má systém v průběhu času vydržet. Rotordynamika se tedy velmi zabývá řešením různých kritických rychlostíTo může ovlivnit životnost rotujícího stroje.

Nejnižší rotační frekvence, která způsobuje vibraci objektu při jedné z jeho přirozených frekvencí, je známá jako jeho první kritická rychlost. Objekt může mít nekonečný počet kritických rychlostí, ale nejdůležitější kritickou rychlostí pro inženýry je zvážit první. Některé rotující objekty jsou navrženy tak, aby fungovaly pod svou první kritickou rychlostí, ale mnoho se otáčí nad touto rychlostí. Dokud rychlost rotace rychle prochází kritickou rychlostí, nemělo by to mít významný vliv na životnost rotujícího stroje. Problémy však mohou nastat, pokud je objekt navržen tak, aby se otáčel svou kritickou rychlostí, protože výsledné vibrace by mohly způsobit zlomení stroje.