油膜轴承：油膜失稳、半速涡动、油膜振荡

来源：节选自《旋转机械的动力学特性》PPT，作者：李东升。

油膜轴承工作原理

油膜力

轴颈涡动轨迹

油膜力做的功

如W>0，就可能会失稳。

油膜轴承的半速涡动

• 流入油 0.5RΩ (C e)，流出油 0.5RΩ (C-e)。

  
  

• 故多余的油为RΩe。

  
  

• 如轴颈绕O作角速度为ω 的涡动，就留出空间 2Rωe。

  
  

• 为维持流量平衡，就有2Rωe = RΩe。

  
  

• 得ω= 0.5Ω ，是为半速涡动。

半速涡动的运动形态

• 公转（涡动）速度ω 为自转速度Ω 的一半。

  
  

• 转子上轴向的各纤维受交变力，交变的频率为Ω-ω。

油膜振荡的发生

• 突发性：到达阈速Ωt 时，突然发生。阈速大于2倍固有频率。

  
  

• 破坏性：振幅一般很大。涡动频率锁住在ωc ；低周正向进动，轴纤维受交变应力。

  
  

• 惯性：消失滞后于发生。

从油膜涡动到油膜振荡

• 涡动频率约为转子转速的一半，并随转速变化。

  
  

• 涡动方向为正向进动。轴心轨迹出现双内环。

  
  

• 涡动的幅度并不很大。

油膜振荡波形和轴心轨迹

• 到达阈速时突然发生，幅度一般很大。

  
  

• 涡动频率锁定在转子的固有频率，不再随转速变化。

  
  

• 涡动方向为正向进动，轴心轨迹为多重椭圆。

  
  

• 一旦发生不易消失，有惯性效应。

油膜振荡的防治措施

• 增加油温。

  
  

• 更换粘度较低的油。

  
  

• 减小轴承的宽度，以增加比压。

  
  

• 抬高失稳轴承的标高，增加轴承的负载。

  
  

• 减小轴承的间隙。

根本措施：

• 改变轴瓦的结构。增加预负荷，开油槽，改变供油方式等。

  
  

• 改用稳定性较好的轴承，圆瓦—椭圆瓦—多油叶瓦—多油楔瓦—可倾瓦。

  
  

• 改变转子结构，将其临界转速提高到工作转速的一半以上。