轉(zhuǎn)子動力學(xué)知識.doc

轉(zhuǎn)子動力學(xué)知識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。他指出在超臨界運行時,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、壓縮機和泵等對工業(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)子在超臨界運行達到某一轉(zhuǎn)速時會出現(xiàn)強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)機械，其基本工作原理是什么？汽輪機：將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成機械能的渦輪式機械。工作原理：在汽輪機中，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)閯幽堋Ｗ饔门c功能：主要用作發(fā)電用的原動機，也可直接驅(qū)動各種泵、風(fēng)機、壓縮機和船舶螺旋槳等。還可以利用汽輪機的排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生活的供熱需要。燃氣輪機：是一種以空氣及燃氣為介質(zhì)，靠連續(xù)燃燒做功的旋轉(zhuǎn)式熱力發(fā)動機。主要結(jié)構(gòu)由三部分：壓氣機，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（即壓縮機）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，成為高溫燃氣，隨即流入燃氣透平中膨脹做功，推動透平葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉(zhuǎn)；加熱后的高溫燃氣的做功能力顯著提高，因而燃氣透平在帶動壓氣機的同時，尚有余功作為燃氣輪機的輸出機械功。壓縮機：將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的能量，用來給氣體增壓與輸送氣體的機械。作用與功能：將原動機的機械能轉(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：空氣壓縮機的種類很多，按照工作原理可分為容積式壓縮機，往復(fù)式壓縮機，離心式壓縮機。容積式壓縮機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。離心壓縮機的工作原理是提高氣體分子的運動速度，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（也稱活塞式壓縮機）的工作原理是直接壓縮氣體，當(dāng)氣體達到一定壓力后排出。離心機：離心機是利用離心力，分離液體與固體顆?；蛞后w與液體混合物中各組分的機械。作用與功能：離心機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，實現(xiàn)液-固（或液-液）分離。發(fā)電機：將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機械設(shè)備。作用與功能：由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅(qū)動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉(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)軸的兩支點在同一垂直線上，而圓盤位于水平面如下圖。圓盤以角速度作等速轉(zhuǎn)動。當(dāng)正常運轉(zhuǎn)時，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)；兩種運動的合成即是渦動。圓盤或轉(zhuǎn)軸中心在相互垂直的兩個方向作頻率同為n 的簡諧運動，一般情況下，兩個方向上的振幅不相等，所以圓盤軸心軌跡為一橢圓，軸心的這種運動是一種渦動或進動。自然頻率n 稱為進動角頻率。圓盤或轉(zhuǎn)軸中心的進動或渦動屬于自然振動，它的頻率就是圓盤沒有振動時，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)頻率進大于圓盤偏心質(zhì)量產(chǎn)生的激振力頻率時，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)動時會發(fā)生很大的變形并引起共振，引起共振時的轉(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 與位相差隨轉(zhuǎn)動角速度對固有頻率/n 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而偏于一邊時，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（即進動），就會產(chǎn)生陀螺力矩，出現(xiàn)陀螺效應(yīng)。12怎樣計算考慮陀螺力矩時轉(zhuǎn)子的臨界角速度？陀螺力矩對進動角速度數(shù)目和幅值的影響是什么？答：（1）計算轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速時，需要列出圓盤的運動微分方程。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n，即進動角速度。因動量矩H=Jn，故n 隨轉(zhuǎn)動角速度改變。另一方面，臨界角速度是與進動角速度相等的轉(zhuǎn)動角速度。因此可以按照=n的條件來計算轉(zhuǎn)子的臨界角速度。（2）由于陀螺力矩，轉(zhuǎn)子有四個進動角速度。陀螺力矩對轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的影響是：正進動時，它提高了臨界轉(zhuǎn)速；反進動時，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：對于一個確定的軸承，當(dāng)潤滑油粘度及進油壓已給定時，軸頸中心的靜平衡位置e、決定于軸頸轉(zhuǎn)速和靜載荷 。當(dāng)載荷的大小或者軸頸轉(zhuǎn)速變化時，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=0 時，軸頸中心與軸瓦軸心重合，即軸頸無偏心。隨著載荷的增加，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系數(shù)？對軸承的性能有何影響？答：軸承的八個系數(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（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。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】潤滑油粘度【Ns/ m2】z軸瓦的軸向坐標，原點取在中面上【m】t時間【s】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為不變。油的流動是層流。潤滑油是各向同性的，粘度在油膜厚度方向是常數(shù)。潤滑油與軸頸、軸瓦表面而間無滑動。潤滑油符合牛頓粘性定律，即剪應(yīng)力與剪切率成正比。油的慣性不計。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，流動性質(zhì)就仍層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?。在大型高速機械及采用高密度低粘度潤滑流體的某些特殊要求的機器中，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?，仍而它必須按紊流工況來設(shè)計。（2）在紊流工況下如何建立基本方程，計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，實驗測得的典型剛度系數(shù)為210的7次方至110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=0.30.420什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/?p/?z）。短軸承：這種情況下認為軸承長度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/?較而其沿軸向的變化率?p/?z可以忽略不計。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)是一個無徂向載荷、無偏心的全圓軸承。當(dāng)轉(zhuǎn)速超過轉(zhuǎn)子最低臨界轉(zhuǎn)速兩倍以后，密封環(huán)就成為一個負阻尼器，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入幾個油囊中，軸承的主要設(shè)計參數(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，油囊中的壓力為供油壓力Ps的一半，此時油膜剛度系數(shù)最大。阻尼軸承：阻尼軸承的內(nèi)外環(huán)，可視作一個轉(zhuǎn)速為零的無偏心全圓軸承，阻尼軸承是一個純阻尼器。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)子運動的影響？答：油膜力的分解及其對轉(zhuǎn)子運動的影響：將油膜對軸承的總壓力F分解為軸頸中心O點的徂向力Fe和周向力F。分力Fe起支撐軸頸的作用，相當(dāng)于轉(zhuǎn)軸的彈性力。分力F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)子運動失穩(wěn)時的轉(zhuǎn)子角速度稱為失穩(wěn)角速度。轉(zhuǎn)子失穩(wěn)的條件為=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)的表達式為為無量綱的常數(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)動角速度的較大范圍內(nèi)變化較小。這一范圍大到實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），渦動振幅隨角速度有明顯的變化。當(dāng)稍大于2n 時，振幅最大值。不而前一種情形相反，當(dāng)繼續(xù)增加時，振幅很快減小，直至渦動消失。渦動角速度隨的增加而增加。（3）當(dāng)K非常大時，振幅歲角速度改變的曲線，當(dāng) 2n 時，發(fā)生油膜振蕩。共振率為n /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迫振動，當(dāng) 2n時，也會出現(xiàn)次諧振，如果轉(zhuǎn)子同時出現(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是什么？答：（1）自激振動即渦動只有當(dāng)轉(zhuǎn)動角速度高于第一階臨界角速度時才有可能發(fā)生。（2）自激振動的頻率大致等于轉(zhuǎn)子的自然頻率n。（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)隨時可能出現(xiàn)，而且實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。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，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，則它可以保持到低于升速時開始發(fā)生的轉(zhuǎn)速。即使在升速緩慢而自激振動沒有推遲的時候也是這樣。28什么是靜不平衡和動不平衡？答：如果一個轉(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)果是一個力和一個力偶，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)速進低于其一階臨界轉(zhuǎn)速，此時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)子撓曲變形很小（不轉(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，平衡轉(zhuǎn)速為一個。對撓性轉(zhuǎn)子如果也這樣做，就僅能保證在所選的那個平衡轉(zhuǎn)速下的平衡，不能保證在一個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都達到平衡。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 個平衡轉(zhuǎn)速，校正平面有K 個，轉(zhuǎn)子上選取M 個測振點。影響系數(shù)法的目標是保證在某一轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)軸上各點振動為零。為了使所構(gòu)成的方程組有唯一解，也就是說要保證K=MN，校正平面數(shù)目=測振點數(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中繪制的某測振點振動響應(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，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)速時的響應(yīng)90 度。32.轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速當(dāng)激振力的頻率和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的彎曲振動自振頻率相接近的時候，轉(zhuǎn)子發(fā)生共振。這時候轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速稱為轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子在該轉(zhuǎn)速下運行時，轉(zhuǎn)子會發(fā)生劇烈的振動，而偏離該轉(zhuǎn)速值（大于或小于）一定范圍后，旋轉(zhuǎn)又趨于平穩(wěn)。轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速實質(zhì)上就是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的偏心質(zhì)量在轉(zhuǎn)動過程中形成的激振力和系統(tǒng)發(fā)生共振時的轉(zhuǎn)速。一個均布質(zhì)量的轉(zhuǎn)軸具有無窮多個自振頻率，它在數(shù)值上和轉(zhuǎn)子作橫向振動的自振頻率一樣。按照頻率數(shù)值的大小排列，稱為轉(zhuǎn)子的各階自振頻率 。由于臨界轉(zhuǎn)速現(xiàn)象是激振力頻率和轉(zhuǎn)子自振頻率相同時產(chǎn)生的共振現(xiàn)象。因此，轉(zhuǎn)子的各階自階振頻率就是轉(zhuǎn)子的各階臨界轉(zhuǎn)速，記作 。轉(zhuǎn)子具有無窮多階臨界轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的大小，取決于轉(zhuǎn)子的材料、幾何形狀和結(jié)構(gòu)型式。因此，對一個具體的轉(zhuǎn)子來說，臨界轉(zhuǎn)速的大小是一定的。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛性愈大，轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速愈大。33.影響臨界轉(zhuǎn)速的因素（一）轉(zhuǎn)子溫度沿軸向變化對臨界轉(zhuǎn)速的影響在汽輪機中，尤其是高參數(shù)汽輪機中，沿轉(zhuǎn)子軸向的溫度變化是很大的。溫度的變化引起轉(zhuǎn)子材料彈性模量E沿轉(zhuǎn)子軸向的變化。由式（2-20）可以看到，轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子材料的彈性模量的平方根成正比。因此，彈性模量E的下降必然引起轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的下降。溫度升高,E減小。（二）轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)型式對臨界轉(zhuǎn)速的影響葉輪裝在軸上使軸的剛度有一定程度的增加，因而提高了轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)型式影響是不一樣的。葉輪回轉(zhuǎn)力矩對臨界轉(zhuǎn)速的影響。對于直徑比較大不是裝在兩個支承的正中間，甚至裝在軸的懸臂端上的圓盤，在作弓形回旋時，將會產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力矩，使轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速發(fā)生變化（可能提高，也可能降低）。（四）軸系的臨界轉(zhuǎn)速和聯(lián)軸器對臨界轉(zhuǎn)速的影響把一個單跨，二支點的轉(zhuǎn)子連成了一個多支點的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，稱為軸系。在軸系中，由于相鄰轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器連接起來，軸的端部就不再是自由端。轉(zhuǎn)子端部互相作用，就相當(dāng)于在每個單跨轉(zhuǎn)子的端部多了一個約束條件，使轉(zhuǎn)子的剛性增加，從而引起該轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的加大。軸系的各階臨界轉(zhuǎn)速總比單個轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速數(shù)值大。軸系是用聯(lián)軸器連接。聯(lián)軸器的剛性愈大，轉(zhuǎn)子之間連接剛性愈大，因而相對于單個轉(zhuǎn)子，軸系的臨界轉(zhuǎn)速升高亦愈多。（五）支承彈性對臨界轉(zhuǎn)速的影響實際上軸承座、軸瓦中起支承和潤滑作用的油膜都不是絕對剛性的。33.轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的安全標準為了保證轉(zhuǎn)子安全運行，就必須：盡可能避開共振對轉(zhuǎn)子進行精確的平衡。如果透平的工作轉(zhuǎn)速n小于轉(zhuǎn)子的第一階臨界轉(zhuǎn)速要求：nc1（12125）n。如果透平的工作轉(zhuǎn)速n在轉(zhuǎn)子的一階和二階臨界轉(zhuǎn)速之間要求：1.4nc1n0.7nc2。我國電力部門提出，對于固定式發(fā)電用汽輪發(fā)電機組，要求軸系的各階臨界轉(zhuǎn)速一般應(yīng)與工作轉(zhuǎn)速避開。軸系各階臨界轉(zhuǎn)速的分布應(yīng)保證機組能夠有安全的暖機轉(zhuǎn)速，并進行超速試驗。34.轉(zhuǎn)子振動響應(yīng)振動響應(yīng)是旋轉(zhuǎn)機械軸系重要的動態(tài)特性。它是指轉(zhuǎn)子上存在質(zhì)量不平衡造成的振動響應(yīng)，包括響應(yīng)的幅值和相位。這個特性用影響系數(shù)來量度： 振動響應(yīng)/振動平衡 不平衡響應(yīng)特性決定了轉(zhuǎn)子對已經(jīng)存在的不平衡量或運轉(zhuǎn)過程中突然出現(xiàn)的不平衡的響應(yīng)程度。從軸系安全角度出發(fā)，希望這個響應(yīng)越小越好。小意味著同樣的不平衡量所造成的轉(zhuǎn)子的振動小，小的不平衡響應(yīng)，可以減小動平衡的次數(shù)，減少運行中意外事故對設(shè)備帶來的不良后果。35軸系穩(wěn)定性和動壓滑動軸承汽輪發(fā)電機組功率的增加，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸頸的增大和軸系臨界轉(zhuǎn)速的下降，進而影響轉(zhuǎn)子軸系工作的穩(wěn)定性。（1） 穩(wěn)定性的基本概念高速旋轉(zhuǎn)機器的轉(zhuǎn)軸支承在徑向滑動軸承上，轉(zhuǎn)子軸頸為油膜所包閣，當(dāng)外載荷W恒定并與油膜壓力F1相平衡，轉(zhuǎn)子軸頸中心將處于平衡位置Oj(c，0)(圖215)。實際上轉(zhuǎn)軸在運轉(zhuǎn)時不可能不受到擾動或沖擊載荷(此時軸頸中心將偏離平衡位置Oj)如果轉(zhuǎn)軸受擾動后，軸頸中心隨時間的增加而逐漸趨向平衡位置，則認為是穩(wěn)定的。如果隨時間的增加，轉(zhuǎn)子振動的振幅越來越大、或軸頸圍繞平衡位置作“渦動”，則認為是不穩(wěn)定的。軸頸受擾動其中心偏離平衡位置后，新位置的潤滑油膜對軸頸產(chǎn)生一作用力，其方向與擾動方向有一偏位角。該作用力為擾動而引起的不平衡力，可分解為兩個分力，即一個為沿擾動方向的分力，它是抗拒擾動的，還有一個垂直于擾動方向的分力，推動軸頸繞原平衡位置Ob渦動，其方向與軸頸的自轉(zhuǎn)方向一致或相反。 “渦動”是一種自激振動，它不是由交變外力引起的強迫振動，而是由轉(zhuǎn)子自身結(jié)構(gòu)和運轉(zhuǎn)工況等原因引起。轉(zhuǎn)子軸系突然出現(xiàn)振幅很大的現(xiàn)象叫做“失穩(wěn)”，。轉(zhuǎn)子軸系的剛度、阻尼特性決定了轉(zhuǎn)子是否會失穩(wěn)，故在研究轉(zhuǎn)子軸系穩(wěn)定性時，常用包括交叉剛度在內(nèi)的四個剛度系數(shù)和包括交叉阻尼在內(nèi)的四個阻尼系數(shù)(統(tǒng)稱為動力系數(shù))列出X、Y兩方向的運動方程。35轉(zhuǎn)子失穩(wěn)表現(xiàn)為下列特點：(1)振動頻率為次同步或超同步；(2)自激振動的頻率以轉(zhuǎn)子本身的固有頻率為主；(3)振幅可能發(fā)生突然急劇增加； (4)振幅的變化與轉(zhuǎn)速或負荷關(guān)系密切；36在汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)中造成轉(zhuǎn)子發(fā)生動力失穩(wěn)，常有以下的一些原因：(1)動壓軸承油膜振蕩；(2)密封汽流激振；(3)轉(zhuǎn)動部件內(nèi)摩擦；(4)葉輪頂隙造成的氣動力(5)空心轉(zhuǎn)軸內(nèi)滯留液體；(6)干摩擦；(7)扭轉(zhuǎn)渦動(扭矩作用在一個不對中的轉(zhuǎn)軸上)(8)螺旋渦動顫振。37. 影響機組穩(wěn)定性的因素汽輪發(fā)電機組軸系主要的失穩(wěn)型式是油膜振蕩和汽流激振。（1）實際機組穩(wěn)定性狀況與制造、安裝及運行有關(guān)。加工時過大的誤差可能會使原本設(shè)計正確的軸承穩(wěn)定性能降低；安裝時對揚度、軸承標高、軸承載荷等重要指標的控制同樣可以直接影響到機組穩(wěn)定性；運行參數(shù)對穩(wěn)定性也會造成暫時性的影響。（2）在影響機組穩(wěn)定性的諸因素中，軸承是決定因素?，F(xiàn)場機組處理經(jīng)驗表明，造成汽輪機組失穩(wěn)的原因通常是多方面的，可能來自軸承、轉(zhuǎn)子的內(nèi)摩擦、流體力等。僅就軸承的擾動力來看，這個力取決于轉(zhuǎn)子軸承的系統(tǒng)阻尼，取決于軸承油膜交叉剛度的量值，還取決于轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速之比。（3）各轉(zhuǎn)子之間的對中狀況間接地影響到穩(wěn)定性。由于基礎(chǔ)的變形、軸承座的熱膨脹等原因，可能造成相鄰兩個軸承中的一個不再承受負荷，甚至原本向下的作用力改為向上，同時另一個軸承承載增大。38. 轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定性主要取決于下列兩點（1） 軸承型式和幾何參數(shù)現(xiàn)代汽輪發(fā)電機組用的滑動軸承按結(jié)構(gòu)可分為固定瓦和可傾瓦兩大類。（2）軸徑在軸承中的工作位置39. 油膜失穩(wěn)的特征及判斷汽輪發(fā)電機組發(fā)生油膜失穩(wěn)其特征如下：(一) 頻率和出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速區(qū)域半速渦動發(fā)生在一定的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速區(qū)。在升速過程中，它從某一個較低的轉(zhuǎn)速開始出現(xiàn)，隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化其渦動頻率也隨之變化，但它與轉(zhuǎn)速的半頻關(guān)系是始終不變的。油膜振蕩發(fā)生在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升到高于兩倍第一階臨界轉(zhuǎn)速時。振蕩的頻率是該跨轉(zhuǎn)子的第一階臨界轉(zhuǎn)速.其后如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，振蕩頻率始終保持不變(圖-19)這是油膜振蕩的關(guān)鍵特征（油膜振蕩的慣性效應(yīng)）。降速時，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于兩倍第一階臨界轉(zhuǎn)速時，油膜振蕩立即消失。消失的轉(zhuǎn)速比升速中振蕩出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速低，有滯后現(xiàn)象。(二) 油膜振蕩的突發(fā)性失穩(wěn)的軸系?？赡苤苯映霈F(xiàn)油膜振蕩。一旦轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到兩倍第一臨界轉(zhuǎn)速，在1020轉(zhuǎn)之內(nèi)，半頻振幅迅速增大數(shù)倍或數(shù)十倍。 （三）油膜振蕩時的軸心軌跡軸心軌跡呈現(xiàn)內(nèi)8字形或花瓣形，正向渦動。(四) 與油溫有直接關(guān)系因為受溫度影響的潤滑油黏度決定了軸頸在軸承中的工作位置。在其他條件相同的情況下，油黏度越小，油楔帶入的油越少，形成的油膜越薄，軸承上浮越小，軸頸的偏心率越大，穩(wěn)定性越高。據(jù)此，現(xiàn)場可以用改變油溫的方法試驗判斷機組存在的低頻振動是否是油膜振蕩或半速渦動。40.軸頸偏心率對油膜震蕩與半頻渦動的影響相對偏心率即軸頸與軸瓦的絕對偏心距00與它們的半徑差Rr的比值，以K表示。即K越大，失穩(wěn)轉(zhuǎn)速越高，越不容易產(chǎn)生半速渦動和油膜振蕩，通常認為K大于0.8時，軸頸在任何情況下都不會發(fā)生油膜振蕩。反之，K越小，轉(zhuǎn)軸工作越不穩(wěn)定，越容易產(chǎn)生半速渦動和油膜振蕩。因此，降低軸心位置以增大軸頸相對偏心率，可以防止和消除油膜振蕩。1. 增加軸承比壓軸承載荷與軸瓦垂直投影面積(軸承長度直徑)之比稱為比壓。比壓越大，軸頸越不容易浮起，相對偏心率越大，軸承穩(wěn)定性越好。增大比壓的常用方法有：縮短軸瓦長度，以減小軸瓦的投影面積及增加軸瓦端的泄油量；調(diào)整軸瓦中心，以增加負荷過小軸承的載荷。2. 降低潤滑油黏度潤滑油黏度越大，軸頸旋轉(zhuǎn)時帶人油楔油量就越多，油膜越厚，軸頸在軸瓦中浮得越高，相對偏心率越小，軸頸就越容易失去穩(wěn)定而產(chǎn)生油膜振蕩。因此降低潤滑油黏度有利于軸承的穩(wěn)定工作。其方法是提高油溫或更換黏度較小的潤滑油。3. 調(diào)整軸承間隙一般認為，減小圓筒形或橢圓形軸承軸瓦頂部間隙，可以產(chǎn)生或加大向下的油膜作用力，使軸頸的位置降低，增大了相對偏心率，使軸頸在軸承中的穩(wěn)定性提高。同時加大軸瓦兩側(cè)間隙(相當(dāng)于增大橢圓度，即增大了相對偏心率)效果更