Hva er kritisk hastighet?
Det sies at et objekt når kritisk hastighet når rotasjonshastigheten tilsvarer en av dens naturlige frekvenser. Kritisk hastighet studeres i en gren av fysikken kjent som rotordynamikk, som omhandler rotasjons- eller vinkelbevegelse. Et roterende objekt, for eksempel en propell eller en sentrifugalpumpe, må ofte passere gjennom en eller flere av de kritiske hastighetene når den akselererer eller bremser. Når du arbeider med kritisk hastighet, vibrerer disse objektene med høy amplitude, noe som kan forårsake skade.
Alle objekter som er sammensatt av et elastisk materiale har en eller flere naturlige frekvenser. Den naturlige frekvensen til et objekt er antall ganger det vil bevege seg frem og tilbake når det settes i gang. Når et objekt vibrerer ved en av dets naturlige frekvenser, sies det å ha resonans, eller en stor vibrasjonsamplitude. I et musikkinstrument er for eksempel denne resonansen ønskelig fordi den forårsaker en naturlig forsterkning av instrumentets lyd. I rotordynamikk er imidlertid denne resonansen uønsket fordi den får de involverte mekaniske delene til å vibrere sterkt, noe som kan skade systemet.
Det er en rekke stimuli som kan forårsake resonans, hvorav den ene er rotasjonsbevegelse. Når et objekter rotasjonsbevegelse, også kalt vinkelhastighet, forårsaker resonans, er det med kritisk hastighet. Roterende mekaniske gjenstander må være designet for å passere raskt gjennom disse kritiske hastighetene slik at den forsterkede vibrasjonen som oppstår med denne hastigheten ikke fører til skade.
En sentrifugalpumpe eller propell vil bevege seg gjennom forskjellige vinkelhastigheter når den akselererer eller bremser. Selv om et system som beveger seg som dette naturlig vil ha en viss vibrasjon, må den forsterkede vibrasjonen med den kritiske hastigheten unngås eller passeres raskt hvis systemet skal holde opp over tid. Rotordynamics er dermed sterkt opptatt av å løse de forskjellige kritiske hastighetene som kan påvirke levetiden til en roterende maskin.
Den laveste rotasjonsfrekvensen som får et objekt til å vibrere ved en av dens naturlige frekvenser er kjent som den første kritiske hastigheten. Et objekt kan ha et uendelig antall kritiske hastigheter, men den viktigste kritiske hastigheten for ingeniører å vurdere er den første. Noen roterende objekter er designet for å operere under deres første kritiske hastighet, men mange roterer over denne hastigheten. Så lenge rotasjonshastigheten går raskt gjennom den kritiske hastigheten, skal dette ikke ha noen betydelig innvirkning på rotasjonsmaskinens levetid. Problemer kan imidlertid oppstå hvis et objekt er designet for å rotere med sin kritiske hastighet, da de resulterende vibrasjonene kan føre til at maskinen går i stykker.