半速涡动与油膜振荡.pdf

维普资讯 7 2。c2『审， 半速涡动与油膜振荡 ＼／， 机械电子工业部总工程师 姚福生 摘要 本文从油膜振藩角度，回顾了一些学者的研究结果，指 出了现有计算方法的不 足之处，有待进一 步探索、解决。 主麓词 汽轮机 生，，塑 ，．坚堕 亳；好 ， ， ’ ， 作者 曾在 “汽轮机轴的涡动和油膜振荡”一文 (见 《发 电设备))1991年第10期 )中十分概 要地从物理概念介绍 涡动 的若干机理 本文拟从油膜振荡角度，回顾一些学者的研究结 果。从这些研究结果看，轴的油膜振荡问题尚未有统一的认识。特别是汽轮机轴的油膜振荡 问题有待进一步深入研究 。 油膜振荡是由于滑动轴承上的油膜作用而引起的旋转轴的自激振动，可产生与转轴达到 临界转速时同等振幅或更加激烈，然而又与转轴选临界转速时的振动不同，即其有 种 惯 性效应 在很广的转速范围内持续进行。油膜振荡不仅会导致高速旋转机械的故障，有时也 是造成轴承或整台机组破坏的原因。日本与中国都尝到了此苦果，人们记忆犹新，变成丁发 电行业 的热 门话鼯。 1925年B．L．Newkirk和H．D． TayIor在GenEledRevlew28，8(1925～8)559 的文章中首先提出了油膜振荡概念。他们俩人发现了用滑动轴承支持 的旋转轴，当转速达到 转轴 临界转速两倍以上时，基于某种边界条件，引起转轴的激烈甩动。他们在试验 中偶然 停止给 ，转轴甩动就停了下来，恢复给油甩动又恢复起来，从而发现其原因在于轴承中的 膜，因此命名为 “油膜振荡”。蓝论述如下， ①油膜振荡发生于转轴两倍临界转速以上，其甩转方向与转轴旋转方向一致， ② 膜振荡的甩转 (即涡动 )角速度与转轴旋转角速度无关，约等于转轴临界转速的角 速度} ③油膜振荡与转轴在临界转速下产生的振动不同，一旦发生，转速增加 哇三不会停止。 ④缩短轴承宽度则不易发生油膜振荡} ⑤轴承的支持若做成自动调心式，在安装转轴的两端轴承时使其有少 的不同心度，对 于防止油膜振荡也有一定作用。 此外，在 同一篇论文中，他们还指出，当转轴在低转速工作时产生了没有挠曲的平静涡 动。此时，涡动角速度为转轴旋转角速度的一半。涡动角速度比例于转轴旋转角速度这一点 与前述油膜振荡是不同的。然而他们俩人从这一事实出发来理解在两倍临界转速处的强烈的 油膜振荡，所以将这种平静的涡动电叫 油膜振荡”。为了区别，暂称为 “半逮涡动一。即 半速涡动在转轴转速较低时产生，其涡动角速度约为转轴旋转角速度的一半。 维普资讯 上就是世界上酋蒋描述 “半速涡动 和 “汕腻振荡 的文章。这篇文章为后人研究油 膜振荡奠定 了基础 。 事隔30年B．L．Newkirk和J．F．Lewis在 ASME TFails．78，1(1g56一1)21杂 志上发表论文称，在工作转速达5倍临界转速时尚束产生油膜振荡，这与原先 B．L．Newkirk 在1925年提出的油膜振荡J千始产生于转轴的两倍蠕界转速的跑点相矛盾。其他搬者 有同样 的发现，即在两倍临界转建处没有产生油膜振荡。 同年，即1926年，O．Plnklis氏在 AsME Trans．78，5(19j6—7)975沧文 呻r提 到，他存大量的试验里证实了汕膜振荡的 “惯性效应”，即当没有油膜振荡时，即使提高转 轴的转速也可维持原状，而当产生油膜振荡时虽然降低转速，油膜振荡仍有继续 下 女 的倾 向。与此 问题 有关能， B．L．Newkirk等人指出，当转轴工作转速低于不稳定转速 时， 若加 以冲击也有过引起剧烈的油膜振荡的现象，而Pinkus则说在 浚情况 F没有发生 油脱 振荡 。 从发生油膜振荡后其振幅的变化，Newkirk和Taylor则指出，油膜妊荡 一儿发生， 随转轴转速的上升则愈为激烈，以后似乎投有稳定区，但也有人说提高转进后相反地振