轉(zhuǎn)子動力學(xué)—31個(gè)基本概念
2017年09月23日
1、什么是Jeffcott轉(zhuǎn)子,其研究意義是什么?
答:可以把轉(zhuǎn)子看作由圓盤裝在無重的彈性轉(zhuǎn)軸上,而轉(zhuǎn)軸的兩端則由完全剛性即不變形的軸承及軸承座支持。根據(jù)這種模型進(jìn)行分析計(jì)算所得的概念和結(jié)論在轉(zhuǎn)子動力學(xué)中是基本的。應(yīng)用于簡單旋轉(zhuǎn)機(jī)械足夠精確,對復(fù)雜的能定性說明問題。
意義:通過研究Jeffcott轉(zhuǎn)子發(fā)現(xiàn),在超過臨界轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子會產(chǎn)生自動對心現(xiàn)象,因而可以穩(wěn)定工作,這一結(jié)論使旋轉(zhuǎn)機(jī)械的功率和使用范圍大大提高了。Jeffcott解釋了Jeffcott轉(zhuǎn)子的動力學(xué)特性,指出超臨界運(yùn)行轉(zhuǎn)子會自動對心。隨后又發(fā)現(xiàn)超臨界運(yùn)行會出現(xiàn)自激振動并出現(xiàn)失穩(wěn),仍而確定其重要性。
2、轉(zhuǎn)子動力學(xué)主要研究那些問題?
答:轉(zhuǎn)子動力學(xué)是研究所有不旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子及其部件和結(jié)構(gòu)有關(guān)的動力學(xué)特性,包括動態(tài)響應(yīng)、振動、強(qiáng)度、疲勞、穩(wěn)定性、可靠性、狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷和控制的學(xué)科。這門學(xué)科研究的主要范圍包括:轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)建模與分析計(jì)算方法;轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速、振型不平衡響應(yīng);支承轉(zhuǎn)子的各類軸承的動力學(xué)特性;轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析;轉(zhuǎn)子平衡技術(shù);轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的故障機(jī)理、動態(tài)特性、監(jiān)測方法和診斷技術(shù);密封動力學(xué);轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性振動、分叉與混沌;轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的電磁激勵與機(jī)電耦聯(lián)振動;轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)測試與分析技術(shù);轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動與穩(wěn)定性控制技術(shù);轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的線性與非線性設(shè)計(jì)技術(shù)與方法。
3、轉(zhuǎn)子動力學(xué)發(fā)展過程中的主要轉(zhuǎn)折是什么?
答:第一篇有記載的有關(guān)轉(zhuǎn)子動力學(xué)的文章是1869年Rankine發(fā)表的題為“論旋轉(zhuǎn)軸的離心力”一文,這篇文章得出的“轉(zhuǎn)軸只能在一階臨界轉(zhuǎn)速以下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)”的結(jié)論使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一直限制在一階臨界以下。最簡單的轉(zhuǎn)子模型是由一根兩端剛支的無質(zhì)量的軸和在其中部的圓盤組成的,這一今天仍在使用的被稱作Jeffcott轉(zhuǎn)子的模型最早是由Foppl在1895年提出的,之所以被稱作“Jeffcott”轉(zhuǎn)子是由于Jeffcott教授在1919年首先解釋了這一模型的轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性。他指出在超臨界運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子會產(chǎn)生自動定心現(xiàn)象,因而可以穩(wěn)定工作。這一結(jié)論使得旋轉(zhuǎn)機(jī)械的功率和使用范圍大大提高了,許多工作轉(zhuǎn)速超過臨界的渦輪機(jī)、壓縮機(jī)和泵等對工業(yè)革命起了很大的作用。但是隨之而來的一系列事故使人們發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子在超臨界運(yùn)行達(dá)到某一轉(zhuǎn)速時(shí)會出現(xiàn)強(qiáng)烈的自激振動并造成失穩(wěn)。這種不穩(wěn)定現(xiàn)象首先被Newkirk發(fā)現(xiàn)是油膜軸承造成的,仍而確定了穩(wěn)定性在轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析中的重要地位。有關(guān)油膜軸承穩(wěn)定性的兩篇重要的總結(jié)是由Newkirk和Lund寫出的,他們兩人也是轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究的里程碑人物。
4、石化企業(yè)主要有哪些旋轉(zhuǎn)機(jī)械,其基本工作原理是什么?
答:旋轉(zhuǎn)機(jī)械:汽輪機(jī),燃?xì)廨啓C(jī),壓縮機(jī),離心機(jī),電動機(jī)
汽輪機(jī):將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的渦輪式機(jī)械。工作原理:在汽輪機(jī)中,蒸汽在噴嘴中發(fā)生膨脹,壓力降低,速度增加,熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?。作用與功能:主要用作發(fā)電用的原動機(jī),也可直接驅(qū)動各種泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和船舶螺旋槳等。還可以利用汽輪機(jī)的排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生活的供熱需要。
燃?xì)廨啓C(jī):是一種以空氣及燃?xì)鉃榻橘|(zhì),靠連續(xù)燃燒做功的旋轉(zhuǎn)式熱力發(fā)動機(jī)。主要結(jié)構(gòu)由三部分:壓氣機(jī),燃燒室,透平(動力渦輪)。作用與功能:以連續(xù)流動的氣體為工作介質(zhì),帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn),將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Α9ぷ髟恚簤簹鈾C(jī)(即壓縮機(jī))連續(xù)地仍大氣中吸入空氣幵將其壓縮;壓縮后的空氣迚入燃燒室,不噴入的燃料混合后燃燒,成為高溫燃?xì)?,隨即流入燃?xì)馔钙街信蛎涀龉Γ苿油钙饺~輪帶著壓氣機(jī)葉輪一起旋轉(zhuǎn);加熱后的高溫燃?xì)獾淖龉δ芰︼@著提高,因而燃?xì)馔钙皆趲訅簹鈾C(jī)的同時(shí),尚有余功作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出機(jī)械功。
壓縮機(jī):將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的能量,用來給氣體增壓與輸送氣體的機(jī)械。作用與功能:將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的能量,用來給氣體增壓與輸送氣體。工作原理:空氣壓縮機(jī)的種類很多,按照工作原理可分為容積式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)和離心式壓縮機(jī)。容積式壓縮機(jī)的工作原理是壓縮氣體的體積,使單位體積內(nèi)的氣體分子密度增加以提高壓縮空氣的壓力。離心壓縮機(jī)的工作原理是提高氣體分子的運(yùn)動速度,使氣體分子具有的動能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能,仍而提高壓縮空氣的壓力。往復(fù)式壓縮機(jī)(也稱活塞式壓縮機(jī))的工作原理是直接壓縮氣體,當(dāng)氣體達(dá)到一定壓力后排出。

軸流式壓縮機(jī)
離心機(jī):離心機(jī)是利用離心力,分離液體與固體顆?;蛞后w與液體混合物中各組分的機(jī)械。作用與功能:離心機(jī)主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開;或?qū)⑷闈嵋褐袃煞N密度不同,又互不相容的液體分開,它也可以用于排除濕固體中的液體。工作原理:有離心過濾和離心沉淀兩種。離心過濾是使懸浮液在離心力場下產(chǎn)生的離心壓力,作用在過濾介質(zhì)上,使液體通過過濾介質(zhì)成為濾液,而固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)表面,仍而實(shí)現(xiàn)液-固分離;離心沉降是利用懸浮液(或乳濁液)密度不同的各組分在離心力場中迅速沉降分層的原理,實(shí)現(xiàn)液-固(或液-液)分離。

臥螺離心機(jī)
發(fā)電機(jī):將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備。作用與功能:由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動力機(jī)械驅(qū)動,將水流,氣流,燃料燃燒或原子核變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī),再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。工作原理:其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子,轉(zhuǎn)子連接組裝起來,使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn),做切割磁力線運(yùn)動,仍而產(chǎn)生感應(yīng)電勢,通過接線端子引出,接在回路中,便產(chǎn)生了電流。
5、什么是橫向振動?
答:為了避開靜變形,可以考慮轉(zhuǎn)軸的兩支點(diǎn)在同一垂直線上,而圓盤位于水平面如下圖。圓盤以角速度Ω作等速轉(zhuǎn)動。當(dāng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),轉(zhuǎn)軸是直的。如果在它的一側(cè)加一橫向沖擊,則因轉(zhuǎn)軸有彈性而發(fā)生彎曲振動,或圓盤作橫向振動。
6、什么是渦動(進(jìn)動),其頻率是多少?
答:轉(zhuǎn)軸在不平衡力矩作用下,發(fā)生撓曲變形,將產(chǎn)生兩種運(yùn)動,一是轉(zhuǎn)軸繞其軸線的定軸轉(zhuǎn)動,一種是形的軸線繞其靜平衡位置的空間回轉(zhuǎn);兩種運(yùn)動的合成即是渦動。圓盤或轉(zhuǎn)軸中心在相互垂直的兩個(gè)方向作頻率同為ωn 的簡諧運(yùn)動,一般情況下,兩個(gè)方向上的振幅不相等,所以圓盤軸心軌跡為一橢圓,軸心的這種運(yùn)動是一種渦動或進(jìn)動。自然頻率ωn 稱為進(jìn)動角頻率。圓盤或轉(zhuǎn)軸中心的進(jìn)動或渦動屬于自然振動,它的頻率就是圓盤沒有振動時(shí),轉(zhuǎn)軸彎曲振動的自然頻率。
7、什么是自動對心?
答:當(dāng)軸心的響應(yīng)頻率進(jìn)大于圓盤偏心質(zhì)量產(chǎn)生的激振力頻率時(shí),圓盤的重心近似地落在固定中心,振動很小,轉(zhuǎn)動反而比較平穩(wěn)。這種情況稱為自動對心。
8、什么是臨界轉(zhuǎn)速?
答:轉(zhuǎn)子在某些特定的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動時(shí)會發(fā)生很大的變形并引起共振,引起共振時(shí)的轉(zhuǎn)速。數(shù)值上等于轉(zhuǎn)子固有頻率的轉(zhuǎn)速。
9、什么是剛性軸和柔性軸?
答:如果機(jī)器的工作轉(zhuǎn)速小于臨界轉(zhuǎn)速,則轉(zhuǎn)軸稱為剛性軸;如果工作轉(zhuǎn)速高于臨界轉(zhuǎn)速,則轉(zhuǎn)軸稱為柔性軸。
10、什么是幅頻響應(yīng)曲線和相頻響應(yīng)曲線?
答:振幅A 與位相差θ隨轉(zhuǎn)動角速度對固有頻率Ω/ωn 的比值改變的曲線,即幅頻響應(yīng)曲線和相頻響應(yīng)曲線。
11、什么是陀螺效應(yīng)?產(chǎn)生陀螺力矩的基本條件是什么?
答:陀螺效應(yīng)就是旋轉(zhuǎn)的物體有保持其旋轉(zhuǎn)方向(旋轉(zhuǎn)軸的方向)的慣性。當(dāng)圓盤不裝在兩支承的中點(diǎn)而偏于一邊時(shí),高速旋轉(zhuǎn)的圓盤的自轉(zhuǎn)軸也就是圓盤的動量矩被迫不斷的改變方向,就會產(chǎn)生陀螺力矩,出現(xiàn)陀螺效應(yīng)。只要高速旋轉(zhuǎn)部件的自轉(zhuǎn)軸在空間改變方向(即進(jìn)動),就會產(chǎn)生陀螺力矩,出現(xiàn)陀螺效應(yīng)。
12、怎樣計(jì)算考慮陀螺力矩時(shí)轉(zhuǎn)子的臨界角速度?
答:(1)計(jì)算轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速時(shí),需要列出圓盤的運(yùn)動微分方程。求解這組齊次線性微分方程的特征根就可以得到轉(zhuǎn)子振動的自然頻率ωn,即進(jìn)動角速度。因動量矩H=Jωn,故ωn 隨轉(zhuǎn)動角速度Ω改變。另一方面,臨界角速度是與進(jìn)動角速度相等的轉(zhuǎn)動角速度。因此可以按照Ω=ωn的條件來計(jì)算轉(zhuǎn)子的臨界角速度。(2)由于陀螺力矩,轉(zhuǎn)子有四個(gè)進(jìn)動角速度。陀螺力矩對轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的影響是:正進(jìn)動時(shí),它提高了臨界轉(zhuǎn)速;反進(jìn)動時(shí),它降低了臨界轉(zhuǎn)速。
13、支撐剛度怎樣影響轉(zhuǎn)子的臨界角速度?
答:減小支承剛度可以使轉(zhuǎn)子的臨界角速度顯著降低,反而,增大支承剛度可以使轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速升高。
14、什么是收斂油楔、發(fā)散油楔?
答:順著軸頸轉(zhuǎn)向油膜厚度逐漸減小的油楔叫收斂油楔;厚度增加的叫做發(fā)散油楔。
15、利用軸承的平衡半圓說明軸承的工作原理,并說明轉(zhuǎn)速和載荷對軸承穩(wěn)定性的影響。
答:平衡半圓:對于一個(gè)確定的軸承,當(dāng)潤滑油粘度及進(jìn)油壓已給定時(shí),軸頸中心的靜平衡位置e、ψ決定于軸頸轉(zhuǎn)速Ω和靜載荷ω 。當(dāng)載荷ω的大小或者軸頸轉(zhuǎn)速Ω變化時(shí),位置也相應(yīng)地變化,其軌跡近似地為一半圓弧,稱為平衡半圓。
當(dāng)軸頸轉(zhuǎn)速不變,承載ω=0 時(shí),軸頸中心與軸瓦軸心重合,即軸頸無偏心。隨著載荷ω的增加,軸頸中心沿平衡半圓弧下降到軸瓦底部,旋轉(zhuǎn)的軸頸把有粘度的潤滑油仍發(fā)散區(qū)帶入收斂區(qū),沿軸頸旋轉(zhuǎn)方向軸承間隙由大變小,形成一種油楔,使?jié)櫥蛢?nèi)產(chǎn)生壓力。油膜內(nèi)各點(diǎn)的壓力沿軋制方向的合力就是油膜軸承的承載力。高速輕載軸承,其軸頸中心工作位置較高,而低速重載軸承,其工作位置較低,軸承較穩(wěn)定。
16、什么是軸承的八個(gè)系數(shù)?對軸承的性能有何影響?
答:軸承的八個(gè)系數(shù):他們分別是剛度系數(shù)kxx、kxy、kyx、kyy。阻尼系數(shù):cxx、cxy、cyx、cyy。系數(shù)kxx、kyy 相對應(yīng)的彈性力是保守力,在軸心一周的渦動中做功為零,而cxx、cyy 對應(yīng)的阻尼力恒做負(fù)功,亦即消耗能量。與kxy、kyx 對應(yīng)的是非保守彈性力,它們與cxy、cyx 對應(yīng)的阻尼力一樣,在一周中作的功可為正(即向轉(zhuǎn)子系統(tǒng)輸入能量),也可為負(fù)(即消耗系統(tǒng)的能量),這取決于渦動軌跡形狀、動力系數(shù)的大小和正負(fù)。如果一周渦動中,輸入系統(tǒng)的能量小于各種阻尼所消耗的能量,那么渦動就越來越小趨于消失,這時(shí)系統(tǒng)是穩(wěn)定的,反而,系統(tǒng)就是不穩(wěn)定的。交叉動力系數(shù)的大小和正負(fù)對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性起著重要作用。
17、什么是軸承的雷諾方程?其基本假設(shè)是什么?
答:雷諾方程是進(jìn)行軸承油膜分析的基本方程:
R——軸頸半徂【m】
p——油膜壓力【N/m2】
η——潤滑油粘度【N·s/ m2】
z——軸瓦的軸向坐標(biāo),原點(diǎn)取在中面上【m】
t——時(shí)間【s】
①油膜厚度較其長度來說是十分小的,故油膜壓力沿油膜厚度方向可認(rèn)為不變。
②油的流動是層流。
③潤滑油是各向同性的,粘度在油膜厚度方向是常數(shù)。
④潤滑油與軸頸、軸瓦表面而間無滑動。
⑤潤滑油符合牛頓粘性定律,即剪應(yīng)力與剪切率成正比。
⑥油的慣性不計(jì)。
18、什么是紊流軸承理論?
答:當(dāng)流體流動的Reynolds數(shù)足夠高時(shí),流動性質(zhì)就仍層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?。在大型高速機(jī)械及采用高密度低粘度潤滑流體的某些特殊要求的機(jī)器中,就常遇到工作在紊流工況的軸承。紊流工況下的軸承功率消耗大,溫升高,偏心率和油流量小,因而其動力特性(包括穩(wěn)定性)也有很大不同。
紊流潤滑理論研究的中心問題是:
(1)軸承在什么條件下工作,層流會不穩(wěn)定而變?yōu)槲闪鳎远仨毎次闪鞴r來設(shè)計(jì)。
(2)在紊流工況下如何建立基本方程,計(jì)算紊流油膜中的速度及壓力分布。
19、滾動軸承和滑動軸承的阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)的取值范圍是什么?
答:滾動軸承:滾珠軸承,一般可以認(rèn)為:滾珠軸承的阻尼可以忽略,而剛度系數(shù)kxx=kyy,kxy=kyx=0。剛度系數(shù)的大小主要取決于滾珠和內(nèi)外滾道接觸區(qū)的預(yù)載荷,這取決于軸承安裝方法、零件公差和軸承工作溫度,實(shí)驗(yàn)測得的典型剛度系數(shù)為2×10的7次方至1×10的8次方【N/m】。滾柱軸承的剛度系數(shù)一般要10倍于上述數(shù)據(jù)。
滑動軸承:剛度系數(shù)最大約為kxx=kyy=0.3~0.4

20、什么是長軸承理論和短軸承理論?
答:長軸承:這類軸承的長度比其直徂大得很多(即L?D),這樣油膜壓力沿周向的變化率比沿軸向的變化率大得多(即?p/?θ>>?p/?z)。短軸承:這種情況下認(rèn)為軸承長度L較而其直徂D(zhuǎn)小得多,致使油膜壓力沿周向的變化率?p/?θ較而其沿軸向的變化率?p/?z可以忽略不計(jì)。
21、什么是浮環(huán)密封、靜壓軸承、阻尼軸承?
答:浮環(huán)密封:通常的密封環(huán)為一圓環(huán),它籍高壓油壓緊在一個(gè)臺階上以防止液體或者氣體的泄漏,環(huán)不轉(zhuǎn)軸而間充滿著壓力油。一般環(huán)不軸是同心的,也即密封環(huán)是一個(gè)無徂向載荷、無偏心的全圓軸承。當(dāng)轉(zhuǎn)速Ω超過轉(zhuǎn)子最低臨界轉(zhuǎn)速兩倍以后,密封環(huán)就成為一個(gè)負(fù)阻尼器,趨于使轉(zhuǎn)子失穩(wěn)。靜壓軸承:滑動軸承的一種,是利用壓力泵將壓力潤滑劑強(qiáng)行泵入軸承和軸而間的微小間隙的滑動軸承。靜壓軸承由外部的潤滑油泵提供壓力油來形成壓力油膜,以承受載荷。在靜壓軸承中,高壓油通過限流小孔進(jìn)入幾個(gè)油囊中,軸承的主要設(shè)計(jì)參數(shù)是限流小孔不軸承油膜對油的阻力比。當(dāng)取比值為1時(shí),油囊中的壓力為供油壓力Ps的一半,此時(shí)油膜剛度系數(shù)最大。阻尼軸承:阻尼軸承的內(nèi)外環(huán),可視作一個(gè)轉(zhuǎn)速為零的無偏心全圓軸承,阻尼軸承是一個(gè)純阻尼器。阻尼軸承的供油壓力必須足夠大,否則,油將仍油隙中擠出而阻尼軸承就失去作用。
22、什么是油膜力的分解及其對轉(zhuǎn)子運(yùn)動的影響?
答:油膜力的分解及其對轉(zhuǎn)子運(yùn)動的影響:將油膜對軸承的總壓力F分解為軸頸中心O’點(diǎn)的徂向力Fe和周向力Fφ。分力Fe起支撐軸頸的作用,相當(dāng)于轉(zhuǎn)軸的彈性力。分力Fφ垂直于O’的向徂并順著轉(zhuǎn)動方向,使O’的速度增大,因而使向徂OO’增大。就是使軸頸失穩(wěn)的力。
23、什么是油膜的半頻渦動?
答:油膜引起渦動的準(zhǔn)確頻率稍小于轉(zhuǎn)動角速度而半,這種渦動稱為半頻渦動。
24、什么是失穩(wěn)角速度?
答:軸承油膜力引起轉(zhuǎn)子運(yùn)動失穩(wěn)時(shí)的轉(zhuǎn)子角速度稱為失穩(wěn)角速度。轉(zhuǎn)子失穩(wěn)的條件為σ=0,由這一條件可以求得失穩(wěn)角速度。
25、什么是軸承的相似系數(shù)?
答:軸承相似性系數(shù)的表達(dá)式為無量綱的常數(shù),較大的K值用于大型轉(zhuǎn)子及軸承,較小的K值用小型轉(zhuǎn)子。
26、轉(zhuǎn)速如何影響軸徑中心、圓盤中心和渦動頻率?
答:轉(zhuǎn)速對渦動頻率的影響:(1)對于較小的K(載荷或質(zhì)量較大、間隙較大、油的粘度較小、軸頸寬度較?。?,轉(zhuǎn)子的渦動即自激振動的振幅在轉(zhuǎn)動角速度Ω的較大范圍內(nèi)變化較小。這一范圍大到實(shí)際上只有下限而沒有上限。渦動頻率在所考慮的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)變化很小,可以認(rèn)為一常數(shù)。(2)對于較大的K(載荷或質(zhì)量較小、間隙較小、油的粘度較大、軸頸寬度較大),渦動振幅隨角速度Ω有明顯的變化。當(dāng)Ω稍大于2ωn 時(shí),振幅最大值。不而前一種情形相反,當(dāng)Ω繼續(xù)增加時(shí),振幅很快減小,直至渦動消失。渦動角速度ω隨Ω的增加而增加。(3)當(dāng)K非常大時(shí),振幅歲角速度Ω改變的曲線,當(dāng)Ω ≈ 2ωn 時(shí),發(fā)生油膜振蕩。共振率為ωn ≈ Ω/2。但這并與是非線性恢復(fù)力系統(tǒng)受激振力所引起的強(qiáng)迫振動,當(dāng)Ω ≈ 2ωn時(shí),也會出現(xiàn)次諧振,如果轉(zhuǎn)子同時(shí)出現(xiàn)自激振動和次諧振,則因兩種振動頻率很靠近,合成的振動有拍的現(xiàn)象。
27、油膜自激振動的特點(diǎn)是什么?
答:
(1)自激振動即渦動只有當(dāng)轉(zhuǎn)動角速度Ω高于第一階臨界角速度時(shí)才有可能發(fā)生。
(2)自激振動的頻率大致等于轉(zhuǎn)子的自然頻率ωn 。
(3)自激振動不是共振現(xiàn)象。在大多數(shù)情況下,它的轉(zhuǎn)速的大范圍內(nèi)隨時(shí)可能出現(xiàn),而且實(shí)際上往往不能確定這范圍的上限。
(4)自激振動能否出現(xiàn)的界限主要取決于軸承設(shè)計(jì)。在最不利的情況下,這一界限即失穩(wěn)轉(zhuǎn)速的下限約為臨界轉(zhuǎn)速的二倍。
(5)自激振動是非常激烈的。如果軸承設(shè)計(jì)不好,則它的的振幅往往比不平衡質(zhì)量引起的共振振幅還要大。
(6)自激振動是正向渦動,不轉(zhuǎn)動方向相同。
(7)當(dāng)轉(zhuǎn)速逐漸升高時(shí),自激振動往往要推遲發(fā)生升速越快,自激振動越要推遲
(8)當(dāng)自激振動已經(jīng)發(fā)生后,如果降低轉(zhuǎn)速,則可以保持到低于升速時(shí)開始發(fā)生的轉(zhuǎn)速。即使在升速緩慢而自激振動沒有推遲的時(shí)候也是這樣。
28、什么是靜不平衡和動不平衡?
答:如果一個(gè)轉(zhuǎn)子的離心慣性力系向質(zhì)心C 簡化成為一合力:
則此轉(zhuǎn)子具有靜不平衡。一個(gè)轉(zhuǎn)子的離心慣性力系向質(zhì)心C 簡化的一般結(jié)果是一個(gè)力和一個(gè)力偶,綜合具有靜不平衡和偶不平衡,這樣的轉(zhuǎn)子不平衡成為動不平衡。
29、什么是剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子?
答:如果轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速進(jìn)低于其一階臨界轉(zhuǎn)速,此時(shí)不平衡離心力較小而轉(zhuǎn)子比較剛硬,因而不平衡力引起的轉(zhuǎn)子撓曲變形很?。ú晦D(zhuǎn)子偏心量相比),可以加以忽略。這種轉(zhuǎn)子稱為剛性轉(zhuǎn)子。反而,不平衡力引起的撓曲變形不能忽略的轉(zhuǎn)子稱為撓性轉(zhuǎn)子(或稱柔性轉(zhuǎn)子)。
30、柔性轉(zhuǎn)子的影響系數(shù)平衡方法是什么?
答:柔性轉(zhuǎn)子平衡的影響系數(shù)法實(shí)質(zhì)上是剛性轉(zhuǎn)子平衡所用的兩平面影響系數(shù)法的直接推廣。對于剛性轉(zhuǎn)子,校正平面取兩個(gè),平衡轉(zhuǎn)速為一個(gè)。對撓性轉(zhuǎn)子如果也這樣做,就僅能保證在所選的那個(gè)平衡轉(zhuǎn)速下的平衡,不能保證在一個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都達(dá)到平衡。如選臨界轉(zhuǎn)速為平衡轉(zhuǎn)速,則工作轉(zhuǎn)速下振動過大,相反如在工作轉(zhuǎn)速下平衡,則轉(zhuǎn)子往往不能通過臨界轉(zhuǎn)速。因此為平衡撓性轉(zhuǎn)子,必須增加平衡轉(zhuǎn)速的數(shù)目,相應(yīng)的也許增加校正平面的數(shù)目,所以這是一種多平面多轉(zhuǎn)速的影響系數(shù)法。設(shè)選取N 個(gè)平衡轉(zhuǎn)速,校正平面有K 個(gè),轉(zhuǎn)子上選取M 個(gè)測振點(diǎn)。影響系數(shù)法的目標(biāo)是保證在某一轉(zhuǎn)速下,轉(zhuǎn)軸上各點(diǎn)振動為零。為了使所構(gòu)成的方程組有唯一解,也就是說要保證K=M×N,校正平面數(shù)目=測振點(diǎn)數(shù)目×平衡轉(zhuǎn)速數(shù)目。
31、柔性轉(zhuǎn)子的模態(tài)響應(yīng)圓平衡方法是什么?
答:模態(tài)響應(yīng)圓俗稱振型圓,它是以轉(zhuǎn)速為參變量在極坐標(biāo)中繪制的某測振點(diǎn)振動響應(yīng)的矢量端圖。不同轉(zhuǎn)速下的響應(yīng)矢量連起來成為模態(tài)響應(yīng)圓。在轉(zhuǎn)子升速或降速時(shí),連續(xù)測量可以得到模態(tài)響應(yīng)圓。臨界轉(zhuǎn)速對應(yīng)于響應(yīng)圓的直徂。不平衡方向領(lǐng)先于臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的響應(yīng)90度。
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