Hvad er kritisk hastighed?
Et objekt siges at nå kritisk hastighed, når hastigheden på dens rotation svarer til en af dens naturlige frekvenser. Kritisk hastighed studeres i en gren af fysik kendt som Rotordynamics, der omhandler rotation eller vinkelbevægelse. En roterende genstand, såsom en propell eller en centrifugalpumpe, skal ofte passere gennem en eller flere af dens kritiske hastigheder, når den accelererer eller decelererer. Mens de arbejder med kritisk hastighed, vibrerer disse objekter ved en høj amplitude, hvilket kan forårsage skade.
Alle objekter, der er sammensat af et elastisk materiale, har en eller flere naturlige frekvenser. Den naturlige hyppighed af et objekt er antallet af gange, det vil bevæge sig frem og tilbage, når det er indstillet i gang. Når et objekt vibrerer ved en af dets naturlige frekvenser, siges det at have resonans eller en stor vibrationsamplitude. I et musikinstrument er for eksempel denne resonans ønskelig, fordi det forårsager en naturlig forstærkning af instrumentets lyd. I Rotordynamics, HoweveR, denne resonans er uønsket, fordi den gør de mekaniske stykker involveret vibrerer stærkt, hvilket kan skade systemet.
Der er et antal stimuli, der kan forårsage resonans, hvoraf den ene er rotationsbevægelse. Når et objekts rotationsbevægelse, også kaldet vinkelhastighed, forårsager resonans, er det i kritisk hastighed. Roterende mekaniske genstande skal være designet til at passere hurtigt gennem disse kritiske hastigheder, så den amplificerede vibration, der forekommer ved denne hastighed, resulterer ikke i skader.
En centrifugalpumpe eller en propell bevæger sig gennem forskellige vinkelhastigheder, når den accelererer eller decelererer. Mens et bevægeligt system som dette naturligvis vil have en vis vibration, skal den forstærkede vibration med den kritiske hastighed undgås eller passeres hurtigt, hvis systemet skal holde op over tid. Rotordynamics er således meget optaget af at løse de forskellige kritiske hastighederDet kan påvirke en roterende maskins liv.
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 fungere under deres første kritiske hastighed, men mange roterer over denne hastighed. Så længe rotationshastigheden hurtigt passerer gennem den kritiske hastighed, bør dette ikke have en betydelig effekt på den roterende maskins liv. Der kan dog forekomme problemer, hvis et objekt er designet til at rotere med dets kritiske hastighed, da de resulterende vibrationer kan få maskinen til at bryde.