安全可靠性(一)

临界转速的数目与轴上集中载荷的数目有关
nc1 nc 2 nc3
一般机器的转速低于第一临界转速或在第 一临界转速与第二临界转速之间
2 临界转速的计算 （1）单圆盘转子临界转速的计算
静挠度：转子在不旋转时，仅在重力作用下产生的挠度 动挠度：转子在旋转状态下产生的挠度称为动挠度
FC m( y e) 2
P ky
m( y e) 2 Ky
me 2 y 2 K m e K 1 2 m
临界转速的计算:
y
C
K m
nC
30 C


30

K m
y
e C
2
1
（ 2）K对临界转速的影响
C
K m
K
C
增加系统刚度，减小挠度
（二） 臂长的影响
YC Y1 d sin e cos
FC m(Y1 d sin e cos )
2
M d FC d cos FC d m 2 (Y1 d e)d
臂长的影响
若d>0，质心在连接点的右侧，Md使轴挠度，临界
转速，使挠性轴运转平稳，刚性轴则运行不稳定 若d<0 ,质心在连接点的左侧（凹底），则Md使轴的 挠度减小，临界转速提高，如果轴是刚性轴则运转稳定
§3 安全可靠性（一）临界转速
压缩机常出现横向振动而造成故障。压缩机 在启动到工作转速的过程中会出现振幅增加的现
象。柔性轴必须迅速跳过一阶临界转速，避免系
统长时间运行在临界转速下以发生危险。
压缩机常常多缸串联，而且与驱动机相连，
形成一个多转子的轴系，因此存在一个扭转临界
转速。 压缩机监测的参数：转速、振动值、转子轴
（三） 弹性支承
将轴系中的支承作成挠性的，如把轴承安放在弹簧
还橡胶垫圈上，降低系统的刚度，使轴的临界转速降低， 使挠性轴运转平稳 （四） 其它影响因素
轴承油膜影响系统的刚性，让轴产生附加
挠度，使临界转速降低。
自激振荡（油膜振荡）使系统发生强烈的振动。
当e非常小时，即使在接近临界转速的情况下运转，仍然平稳 高速转子动平衡措施：
在转子的适当位置加上或去掉一定重量进行配重.目的：是尽 量减小转子在旋转时作用在支承上的离心力
3 影响临界转速的其它因素
转子尺寸等对临界转速的影响： （一 ）回转力矩与回转效应
实心圆盘回转力矩的大小:
M
2R 4 b
特点：短而粗 工作转速低或系统刚度大，临界转速高
挠性轴：
工作转速高于一阶临界转速而低于二阶临界转速的轴
1.4nc1 n 0.7nc 2
特点：细而长 工作转速高或系统刚度小，临界转速低
工作转速根据工艺要求选定 临界转速 与转子结构有关
机械设计时要准确计算出轴系的临界转速，判断
工作转速是否处于安全工作范围之内
位移、轴承油压、油温、油消耗量，以及冷却器、
变速器、联轴器等，机械诊断技术是应用振动参
数来进行故障诊断。
临界转速
研究高速回转机械的振动是为了减小机器的振动。 振动的原因：
（1）工作转速与临界转速比较接近 （2）转子、物料存在偏心
1 临界转速nc
当机器的转速与转子（转鼓、轴承；轴、叶轮、轴
套、平衡盘、联轴器）的固有频率发生共振时的特 定转速 刚性轴：当工作转速低于临界转速时的轴称为刚性轴
4
b2 (1 ) 2 3R
M
2R 4 b
4
b2 (1 ) 2 3R
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挠度减小，刚度增加，临界转速提高
不产生回转效应
挠度增加，刚度减小，临界转速降低 窄转盘的回转力矩使轴的挠度减小、临界转速提高，宽转盘 的回转力矩使轴的挠度增大、轴的临界转速变小 按刚性轴设计的转盘b取小值，以增加刚度提高临界转速。 按挠性轴设计的转盘b取大值，以减小系统刚度，降低临界转 速，保证运转平稳。
增加刚度的措施：提高材料的抗变形能力，增加
截面尺寸，提高轴截面的轴惯性矩，减小轴的长度， 改变载荷作用位置
（3）转盘质量m对临界转速的影响：
C
K m
m
临界转速降低
（4）偏心矩的影响：临界转速与偏心距e无 关 ，偏心距增加，振幅增加，转子挠度增大
当e=0时，ω=ωc转子在临界转速下仍能保持稳定运转, 转子处于随遇平衡状态