軸承-轉(zhuǎn)子動力學(xué)設(shè)計-虞烈等

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1、軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)虞烈　劉恒　謝友柏　　摘要　介紹了在流體潤滑理論和轉(zhuǎn)子動力學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新興交叉學(xué)科——軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)的發(fā)展歷史、所包含的研究內(nèi)容以及在現(xiàn)代高速旋轉(zhuǎn)機械中開展軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)設(shè)計的重要性。　　關(guān)鍵詞　軸承　轉(zhuǎn)子　動力學(xué)　自激振動　潤滑理論　　中國圖書資料分類法分類號　TH113DynamicsofBearing-RotorSystem　　YuLie(Xi′anJiaotongUniversity,Xi′an,China)　LiuHeng　XieYoubai　　　Abstract：This

2、paperintroducesdynamicsofbearing-rotorsystem,anewintersectingdesciplinedbranchdevelopedonthebasisofthelubricationtheoryandrotordynamics.Thedevelopmenthistoryandresearchcontentsarediscussed.Theimportancetohighspeedrotatingmachinedesignisalsoexplainedhere.　　Keywords:

3、bearing　　rotor　　dynamicsoscillation　　lubricationtheory　　self-exited1　軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)的兩大重要組成部分　　軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)是在流體潤滑理論和轉(zhuǎn)子動力學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。1.1　流體潤滑理論　　人們對于支承技術(shù)重要性的認(rèn)識經(jīng)歷了一個漫長的過程。1886年,著名的Reynolds方程問世。Reynolds方程描述了兩運動表面間運動速度、表面幾何形狀、潤滑油粘度與油膜壓力分布之間的關(guān)系,從而奠定了流體潤滑理論的基礎(chǔ)［1］,也因而帶動了一門新興學(xué)科——流體

4、潤滑理論及軸承技術(shù)的誕生、發(fā)展與繁榮。100多年過去了,盡管Reynolds方程在實際應(yīng)用中要受到一些極端參數(shù)的限制,但其基本形式并沒有根本性的改變,在大多數(shù)場合,理論和實驗都證明了Reynolds方程的正確性。1.2　轉(zhuǎn)子動力學(xué)locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter)

5、,whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame　　差不多在同一時期,由于蒸汽輪機的發(fā)展,刺激了另外一門學(xué)科“轉(zhuǎn)子動力學(xué)”的誕生,這是從力學(xué)之中派生出來的1個分支。在此領(lǐng)域內(nèi)的研究內(nèi)容和“轉(zhuǎn)子動力學(xué)”這一名詞的內(nèi)涵是比較吻合的:支承的作用被理解為僅僅承受轉(zhuǎn)子的靜態(tài)載荷、而與轉(zhuǎn)子的動態(tài)行為無關(guān)。體現(xiàn)支承作用的兩大要素被完全掩蓋于剛性支承假設(shè)之下:支承的安裝位置及幾何尺寸由于和轉(zhuǎn)軸本身的長度參數(shù)混同在一起被折合到轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速估算之中;而支承本身的固有屬性——剛度和阻尼特性由于

6、剛性假設(shè)而被強制取消。這樣把旋轉(zhuǎn)機械所需要研究的軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的內(nèi)容強行歸入經(jīng)典轉(zhuǎn)子動力學(xué)范疇,這是受當(dāng)時科學(xué)發(fā)展水平限制的一種不幸,以至于直到今天,在許多場合科學(xué)家們還不得不反復(fù)糾正這種片面性和由此帶來的副作用。2　自激振動——軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)萌生的直接原因　　隨著旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)速的提高,上述2門學(xué)科雖然一方面仍舊依照各自原有的模式獨立地向前發(fā)展,另一方面由于兩者之間緊密的內(nèi)在聯(lián)系而日趨合一。形成這種態(tài)勢的工程背景是，這時在許多旋轉(zhuǎn)機械中出現(xiàn)了新的問題——自激振動。本世紀(jì)20年代,美國通用電氣公司研制的一種高爐用鼓風(fēng)機,出

7、現(xiàn)了一系列的振動事故,當(dāng)機組處于超臨界狀態(tài)運行時,轉(zhuǎn)速一旦超出某一界限值,就伴隨有劇烈的亞諧振動,對于油潤滑軸承,甚至企圖將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速提高到一階臨界轉(zhuǎn)速的兩倍左右都極為困難,這一新的門檻轉(zhuǎn)速或界限轉(zhuǎn)速成了提高機組性能的新的障礙,而且人們對造成這種振動的真正原因以往知之甚少。Newkirk［2，3］在“ShaftWhipping”一文中對上述振動現(xiàn)象作了報道,指出正是這種前所未見的“自激”導(dǎo)致了轉(zhuǎn)子的破壞,之后又進一步提出了這種振動可能源起于油膜。以后學(xué)術(shù)界都把文獻［2］看成是關(guān)于轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性研究的第一篇文獻,而從今天的角度來看,

8、還不如說它標(biāo)志著上述兩門學(xué)科的合二為一以及“軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)”的誕生更合適些。從這以后,轉(zhuǎn)子,也只是作為系統(tǒng)中的一個功能部件,其在整個系統(tǒng)動力學(xué)研究中原先所占有的特殊地位一天天被削弱,而最終回復(fù)到和支承以及其它零部件一樣平等的地位?！稗D(zhuǎn)子動力學(xué)”定義中原先所含的局限性也不斷地被克服,而