转子动力学复习资料

3、转子动力学发展过程中的主要转折是什么？
答：第一篇有记载的有关转子动力学的文章是 1869 年 Rankine 发表的题为“论旋转轴的离心力”一文,这篇文 章得出的“转轴只能在一阶临界转速以下稳定运转”的 结论使转子的转速一直限制在一阶临界以下。 最简单的转 子模型是由一根两端刚支的无质量的轴和在其中部的圆 盘组成的,这一今天仍在使用的被称作 Jeffcott 转子的模 型最早是由 Foppl 在 1895 年提出 的 , 之所以被称作 “Jeffcott”转子是由于 Jeffcott 教授在 1919 年首先解 释了这一模型的转子动力学特性。 他指出在超临界运行时, 转子会产生自动定心现象，因而可以稳定工作。这一结论 使得旋转机械的功率和使用范围大大提高了， 许多工作转 速超过临界的涡轮机、 压缩机和泵等对工业革命起了很大 的作用。 但是随之而来的一系列事故使人们发现转子在超 临界运行达到某一转速时会出现强烈的自激振动并造成 失稳。这种不稳定现象首先被 Newkirk 发现是油膜轴承 造成的, 从而确定了稳定性在转子动力学分析中的重要地 位。 有关油膜轴承稳定性的两篇重要的总结是由 Newkirk 和 Lund 写出的,他们两人也是转子动力学研究的里程碑 人物。
9、支撑刚度怎样影响转子的临界角速度？
答：减小支承刚度可以使转子的临界角速度显著降低，反 之，增大支承刚度可以使转子的临界转速升高。
第一章 单盘转子的临界转速和不平衡响 应
1、什么是横向振动？
答：为了避开静变形，可以考虑转轴的两支点在同一垂直 线上，而圆盘位于水平面如下图。圆盘以角速度Ω 作等速 转动。当正常运转时，转轴是直的。如果在它的一侧加一 横向冲击，则因转轴有弹性而发生弯曲振动，或圆盘作横 向振动。
2、转子动力学主要研究那些问题？
答： 转子动力学是研究所有与旋转机械转子及其部件和结 构有关的动力学特性,包括动态响应、 振动、 强度、 疲劳、 稳定性、可靠性、状态监测、故障诊断和控制的学科。这 门学科研究的主要范围包括： 转子系统的动力学建模与分 析计算方法；转子系统的临界转速、振型与不平衡响应； 支承转子的各类轴承的动力学特性； 转子系统的稳定性分 析；转子平衡技术；转子系统的故障机理、动态特性、监 测方法和诊断技术； 密封动力学； 转子系统的非线性振动、 分叉与混沌；转子系统的电磁激励与机电耦联振动；转子 系统动态响应测试与分析技术； 转子系统振动与稳定性控 制技术；转子系统的线性与非线性设计技术与方法。
或液体与液体混合物中各组分的机械。作用与功能：离心 机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开； 或将乳浊 液中两种密度不同，又互不相容的液体分开，它也可以用 于排除湿固体中的液体。工作原理：有离心过滤和离心沉 淀两种。 离心过滤是使悬浮液在离心力场下产生的离心压 力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液， 而固体颗粒被截留在过滤介质表面， 从而实现液-固分离； 离心沉降是利用悬浮液（或乳浊液）密度不同的各组分在 离心力场中迅速沉降分层的原理，实现液-固（或液-液） 分离。 发电机——将其他形式的能源转换成电能的机械设备。 作用与功能：由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械 驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核变产生的能量转 化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。工作原 理：其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。由轴 承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能 在定子中旋转，做切割磁力线运动，从而产生感应电势， 通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。
目录
绪论............................................................................ 1 1、什么是 Jeffcott 转子，其研究意义是什么？.... 1 2、转子动力学主要研究那些问题？ ...................... 1 3、转子动力学发展过程中的主要转折是什么？.... 1 4、石化企业主要有哪些旋转机械，其基本工作原理 是什么？................................................................. 1 第一章 单盘转子的临界转速和不平衡响应 ............... 2 1、什么是横向振动？ ............................................ 2 2、什么是涡动（进动），其频率是多少？ ........... 2 3、什么是自动对心？ ............................................ 2 4、什么是临界转速？ ............................................ 2 5、什么是刚性轴和柔性轴？ ................................. 2 6、什么是幅频响应曲线和相频响应曲线？ ........... 2 7、什么是陀螺效应？产生陀螺力矩的基本条件是什 么？ ........................................................................ 2 8、怎样计算考虑陀螺力矩时转子的临界角速度？陀 螺力矩对进动角速度数目和幅值的影响是什么？ .. 2 9、支撑刚度怎样影响转子的临界角速度？ ........... 2 第三章 滑动轴承的动力特性 ..................................... 2 1、什么是收敛油楔、发散油楔？.......................... 2 2、利用轴承的平衡半圆说明轴承的工作原理，并说 明转速和载荷对轴承稳定性的影响。..................... 2 3、什么是轴承的八个系数？对轴承的性能有何影响？ ............................................................................... 2 4、什么是轴承的雷诺方程？其基本假设是什么？ 3 5、什么是紊流轴承理论？..................................... 3 6、滚动轴承和滑动轴承的阻尼系数和刚度系数的取 值范围是什么？...................................................... 3 7、什么是长轴承理论和短轴承理论？................... 3 8、什么是浮环密封、静压轴承、阻尼轴承？........ 3 第六章 滑动轴承的油膜力与转子失稳....................... 3 1、什么是油膜力的分解及其对转子运动的影响？ 3 2、什么是油膜的半频涡动？ ................................. 3 3、什么是失稳角速度？......................................... 3 4、什么是轴承的相似系数？ ................................. 3 5、转速如何影响轴径中心、圆盘中心和涡动频率？ ............................................................................... 3 6、油膜自激振动的特点是什么？.......................... 3 第十章 转子的平衡.................................................... 4 1、什么是静不平衡和动不平衡？.......................... 4 2、什么是刚性转子和柔性转子？.......................... 4 3、刚性转子平衡中，怎样进行离心惯性力系的等效 简化？ .................................................................... 4 4、刚性转子的影响系数平衡方法是什么？ ........... 4 5、柔性转子的影响系数平衡方法是什么？ ........... 4 6、柔性转子的模态响应圆平衡方法是什么？........ 4
4、石化企业主要有哪些旋转机械，其基本工作原 理是什么？
答：汽轮机，燃气轮机，压缩机，离心机，电动机 汽轮机——将蒸汽的热能转换成机械能的涡轮式机械。 工作原理：在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降 低，速度增加，热能转变为动能。作用与功能：主要用作 发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和 船舶螺旋桨等。 还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足 生产和生活的供热需要。 燃气轮机 ——是一种以空气及燃气为介质，靠连续燃烧 做功的旋转式热力发动机。主要结构由三部分：压气机， 燃烧室，透平（动力涡轮） 。作用与功能：以连续流动的 气体为工作介质，带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变 为有用功。工作原理：压气机（即压缩机）连续地从大气 中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷 入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气透平 中膨胀做功，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转；加 热后的高温燃气的做功能力显著提高， 因而燃气透平在带 动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。 压缩机——将机械能转变为气体的能量，用来给气体增 压与输送气体的机械。作用与功能：将原动机的机械能转 变为气体的能量， 用来给气体增压与输送气体。 工作原理： 空气压缩机的种类很多， 按照工作原理可分为容积式压缩 机，往复式压缩机，离心式压缩机。容积式压缩机的工作 原理是压缩气体的体积， 使单位体积内的气体分子密度增 加以提高压缩空气的压力。 离心压缩机的工作原理是提高 气体分子的运动速度， 使气体分子具有的动能转化为气体 的压力能，从而提高压缩空气的压力。往复式压缩机（也 称活塞式压缩机）的工作原理是直接压缩气体，当气体达 到一定压力后排出。 离心机——离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒
绪论
1、什么是 Jeffcott 转子，其研究意义是什么？
答：可以把转子看作由圆盘装在无重的弹性转轴上，而转 轴的两端则由完全刚性即不变形的轴承及轴承座支持。 根 据这种模型进行分析计算所得的概念和结论在转子动力 学中是基本的。应用于简单旋转机械足够精确，对复杂的 能定性说明问题。 意义： 通过研究 Jeffcott 转子发现， 在超过临界转速运行 时，转子会产生自动对心现象，因而可以稳定工作，这一 结论使旋转机械的功率和使用范围大大提高了。Jeffcott 解释了 Jeffcott 转子的动力学特性，指出超临界 运行转 子会自动对心。 随后又发现超临界运行会出现自激振动并 出现失稳，从而确定其重要性。
第三章 滑动轴承的动力特性
1、什么是收敛油楔、发散油楔？
答：顺着轴颈转向油膜厚度逐渐减小的油楔叫收敛油楔； 厚度增加的叫做发散油楔。
2、利用轴承的平衡半圆说明轴承的工作原理，并 说明转速和载荷对轴承稳定性的影响。
答：平衡半 圆：对于一 个确定的 轴承，当润 滑油粘度 及进油压 已给定时， 轴颈中心 的静平衡 位置 e、ψ 决定于轴 颈转速 和 静载荷ω 。 当载荷ω 的大小或 者轴颈转 速 变化时， 位置也相 应地变化，
动） ，就会产生陀螺力矩，出现陀螺效应。
8、怎样计算考虑陀螺力矩时转子的临界角速度？ 陀螺力矩对进动Βιβλιοθήκη Baidu速度数目和幅值的影响是什 么？
答： （1）计算转子的临界转速时，需要列出圆盘的运动微 分方程。 求解这组齐次线性微分方程的特征根就可以得到 转子振动的自然频率ω n ，即进动角速度。因动量矩 H=J ω n ，故ω n 随转动角速度 改变。另一方面，临界角速度 是与进动角速度相等的转动角速度。因此可以按照 =ω n 的条件来计算转子的临界角速度。 （2）由于陀螺力矩，转 子有四个进动角速度。 陀螺力矩对转子临界转速的影响是： 正进动时，它提高了临界转速；反进动时，它降低了临界 转速。