Hvad er kritisk hastighed?
Det siges, at et objekt når kritisk hastighed, når hastigheden for dens rotation svarer til en af dets naturlige frekvenser. Kritisk hastighed studeres i en gren af fysik kendt som rotordynamik, der beskæftiger sig med rotations- eller vinkelbevægelse. Et roterende objekt, såsom en propell eller en centrifugalpumpe, skal ofte passere gennem en eller flere af dens kritiske hastigheder, når det accelererer eller decelererer. Når de arbejder med kritisk hastighed, vibrerer disse genstande med en høj amplitude, hvilket kan forårsage skader.
Alle objekter, der er sammensat af et elastisk materiale, har en eller flere naturlige frekvenser. Den naturlige frekvens af et objekt er antallet af gange, det bevæger sig frem og tilbage, når det er sat i bevægelse. Når et objekt vibrerer ved en af dets naturlige frekvenser, siges det at det har resonans eller en stor vibrationsamplitude. I et musikinstrument er for eksempel denne resonans ønskelig, fordi den forårsager en naturlig forstærkning af instrumentets lyd. I rotordynamik er denne resonans imidlertid uønsket, fordi den får de involverede mekaniske stykker til at vibrere kraftigt, hvilket kan skade systemet.
Der er en række stimuli, der kan forårsage resonans, hvoraf den ene er roterende bevægelse. Når et objekts rotationsbevægelse, også kaldet vinkelhastighed, forårsager resonans, er det ved kritisk hastighed. Roterende mekaniske genstande skal være designet til at passere hurtigt gennem disse kritiske hastigheder, så den forstærkede vibration, der opstår ved denne hastighed, ikke resulterer i skade.
En centrifugalpumpe eller en propell bevæger sig gennem forskellige vinkelhastigheder, når den accelererer eller decelererer. Selvom et bevægeligt system som dette naturligt vil have en vis vibration, skal den forstærkede vibration ved den kritiske hastighed undgås eller føres hurtigt igennem, hvis systemet skal holde op over tid. Rotordynamics er således i høj grad optaget af at løse de forskellige kritiske hastigheder, der kan påvirke en roterende maskins levetid.
Den laveste rotationsfrekvens, der får et objekt til at vibrere ved en af dets naturlige frekvenser er kendt som dens første kritiske hastighed. Et objekt kan have et uendeligt antal kritiske hastigheder, men den vigtigste kritiske hastighed for ingeniører at overveje er den første. Nogle roterende genstande er designet til at arbejde under deres første kritiske hastighed, men mange roterer over denne hastighed. Så længe rotationshastigheden hurtigt passerer gennem den kritiske hastighed, bør dette ikke have nogen væsentlig indflydelse på den roterende maskins levetid. Der kan dog opstå problemer, hvis et objekt er designet til at rotere med sin kritiske hastighed, da de resulterende vibrationer kan få maskinen til at gå i stykker.