油膜轴承原理
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▲ 转子上轴向的各纤维受交变力，交变的频
率为- 。
2020/11/11
油膜振荡的发生
涡
涡
动
动
振
频
幅
率
降速
升速
降速 升速
0wk.baidu.com
c 2c
t 转子转速 0
c 2c
t 转子转速
突发性：到达阈速 t 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 c ；低周正向进动，轴纤维受交变应力。
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。 2020/1一1/11旦发生不易消失，有惯性效应 。
油膜振荡的防治措施
临时措施
根本措施
▲ 增加油温。
▲ 改变轴瓦的结构。
▲ 更换粘度较低的油。
增加预负荷，开油槽，改
▲ 减小轴承的宽度，以增 变供油方式等
C+e
o
e o1
R
流出油 0.5R (C-e) • 故多余的油为R e • 如轴颈绕O 作角速度为 的
涡动，就留出空间 2R e
C-e• 为维持流量平衡，就有
2R e = R e
分析流经此直径的油流
• 得 = 0.5 ，是为半速涡
动
2020/11/11
半速涡动的运动形态
自转
公转
▲ 公转（涡动）速度为自转速度 的一半。
油膜轴承
油膜轴承工作原理 油膜失稳的机理 油膜轴承的半速涡动 半速涡动的运动形态 油膜振荡的发生
2020/11/11
油膜轴承工作原理
最大油 膜间隙
收敛楔
o e o1 W
油膜压 力分布
发散楔
最小油 膜间隙
2020/11/11
kxx cxx
y 油膜失稳的机理
油膜力
kyy cyy
fx kxxxkxyycxxxcxyy fy kyxxkyyycyxxcyyy
o失
x
弹性力
阻尼力
kyx cyx 轴颈涡动轨迹
油膜力做的功
kxy cxy
x asint ybsin(t )
W ab(kyx kxy)sin
常大于零
(cxxa2 cyyb2)
恒小于零
ab(cxy cyx)cos 较小可不计
2020/11/11
如W>0，就可能会失稳。
油膜轴承的半速涡动
• 流入油 0.5R (C+e)
2020/11/11
强迫振动和自激振动的比较
强迫振动
自激振动
激励
振动 系统
响应
激励
振动 系统
响应
交变 能源
• 自激振动和强迫振动相比较， 无论从原因、机理，还是振动 特性都有根本差别。
2•020/详11/1细1 比较见下页。
反馈 机制
恒定 能源
强迫振动和自激振动的比较
1.振 动 频 率
强迫振动
转速或外激励频率
• 间隙小处效率高，产生的
切向力Ft2大。 • 最后，切向力Ft 推动转
子绕O点作正向涡动 。
转子内腔充液引起的失稳
• 由于内阻，液体偏向前面一个角度。 • 液体离心力有一分力Ft。 • 最后，切向力Ft 推动转子绕 O 点作正向涡动。
2020/11/11
转子与定子碰摩引起的失稳
• 转子与定子相碰时，有摩擦力Ft。 • 切向力Ft 推动转子绕 O 点作反向涡动 。
自激振动
一般等于固有频率，与转速或 外激励频率无关
2.振 幅 与 转 速 的 关 系 有 共 振 峰
达到阈速时，振幅突然增大， 以后保持不变
3.外 部 阻 尼 的 影 响
阻尼压低共振峰，对 阻尼推迟阈速，对自激振动幅 共振频率无明显影响 值影响不大
4.转 子 失 衡 的 影 响 5.振 动 能 量 来 源 6.轴 上 纤 维 的 受 力 7.减 振 措 施
2020/11/11
失衡大，振幅大
与失衡关系不大
由交变外激励提供
刚体弓形旋转，纤维 不受交变力
由自激机理从外部恒定能源中 取得 一般为低周进动，纤维受频率 为 ( )的 交 变 力
避开共振 改善平衡 引入外阻尼
减少失稳因素 使工作转速低于阈速 引入外阻尼以提高阈速
加比压。
▲ 改用稳定性较好的轴承。
圆瓦—椭圆瓦—多油叶瓦
▲ 抬高失稳轴承的标高， —多油楔瓦—可倾瓦
增加轴承的负载。
▲ 改变转子结构，将其临界
▲ 减小轴承的间隙。
转速提高到工作转速的一半
2020/11/11
以上。
压气机
间隙不均匀引起的失稳
汽轮机
• 间隙小处效率高，所需的
切向力Ft2小。 • 最后，切向力Ft 推动转子 202绕0/1O1/1点1 作正向涡动 。
惯性： 消失滞后于发生。
2020/11/11
从油膜涡动发展到油膜振荡
转 子 转 速 r/min
2020/11/11
涡动频率 c/min
油膜涡动的波形和轴心轨迹
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。
2020/11/11
油膜振荡的波形和轴心轨迹
率为- 。
2020/11/11
油膜振荡的发生
涡
涡
动
动
振
频
幅
率
降速
升速
降速 升速
0wk.baidu.com
c 2c
t 转子转速 0
c 2c
t 转子转速
突发性：到达阈速 t 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 c ；低周正向进动，轴纤维受交变应力。
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。 2020/1一1/11旦发生不易消失，有惯性效应 。
油膜振荡的防治措施
临时措施
根本措施
▲ 增加油温。
▲ 改变轴瓦的结构。
▲ 更换粘度较低的油。
增加预负荷，开油槽，改
▲ 减小轴承的宽度，以增 变供油方式等
C+e
o
e o1
R
流出油 0.5R (C-e) • 故多余的油为R e • 如轴颈绕O 作角速度为 的
涡动，就留出空间 2R e
C-e• 为维持流量平衡，就有
2R e = R e
分析流经此直径的油流
• 得 = 0.5 ，是为半速涡
动
2020/11/11
半速涡动的运动形态
自转
公转
▲ 公转（涡动）速度为自转速度 的一半。
油膜轴承
油膜轴承工作原理 油膜失稳的机理 油膜轴承的半速涡动 半速涡动的运动形态 油膜振荡的发生
2020/11/11
油膜轴承工作原理
最大油 膜间隙
收敛楔
o e o1 W
油膜压 力分布
发散楔
最小油 膜间隙
2020/11/11
kxx cxx
y 油膜失稳的机理
油膜力
kyy cyy
fx kxxxkxyycxxxcxyy fy kyxxkyyycyxxcyyy
o失
x
弹性力
阻尼力
kyx cyx 轴颈涡动轨迹
油膜力做的功
kxy cxy
x asint ybsin(t )
W ab(kyx kxy)sin
常大于零
(cxxa2 cyyb2)
恒小于零
ab(cxy cyx)cos 较小可不计
2020/11/11
如W>0，就可能会失稳。
油膜轴承的半速涡动
• 流入油 0.5R (C+e)
2020/11/11
强迫振动和自激振动的比较
强迫振动
自激振动
激励
振动 系统
响应
激励
振动 系统
响应
交变 能源
• 自激振动和强迫振动相比较， 无论从原因、机理，还是振动 特性都有根本差别。
2•020/详11/1细1 比较见下页。
反馈 机制
恒定 能源
强迫振动和自激振动的比较
1.振 动 频 率
强迫振动
转速或外激励频率
• 间隙小处效率高，产生的
切向力Ft2大。 • 最后，切向力Ft 推动转
子绕O点作正向涡动 。
转子内腔充液引起的失稳
• 由于内阻，液体偏向前面一个角度。 • 液体离心力有一分力Ft。 • 最后，切向力Ft 推动转子绕 O 点作正向涡动。
2020/11/11
转子与定子碰摩引起的失稳
• 转子与定子相碰时，有摩擦力Ft。 • 切向力Ft 推动转子绕 O 点作反向涡动 。
自激振动
一般等于固有频率，与转速或 外激励频率无关
2.振 幅 与 转 速 的 关 系 有 共 振 峰
达到阈速时，振幅突然增大， 以后保持不变
3.外 部 阻 尼 的 影 响
阻尼压低共振峰，对 阻尼推迟阈速，对自激振动幅 共振频率无明显影响 值影响不大
4.转 子 失 衡 的 影 响 5.振 动 能 量 来 源 6.轴 上 纤 维 的 受 力 7.减 振 措 施
2020/11/11
失衡大，振幅大
与失衡关系不大
由交变外激励提供
刚体弓形旋转，纤维 不受交变力
由自激机理从外部恒定能源中 取得 一般为低周进动，纤维受频率 为 ( )的 交 变 力
避开共振 改善平衡 引入外阻尼
减少失稳因素 使工作转速低于阈速 引入外阻尼以提高阈速
加比压。
▲ 改用稳定性较好的轴承。
圆瓦—椭圆瓦—多油叶瓦
▲ 抬高失稳轴承的标高， —多油楔瓦—可倾瓦
增加轴承的负载。
▲ 改变转子结构，将其临界
▲ 减小轴承的间隙。
转速提高到工作转速的一半
2020/11/11
以上。
压气机
间隙不均匀引起的失稳
汽轮机
• 间隙小处效率高，所需的
切向力Ft2小。 • 最后，切向力Ft 推动转子 202绕0/1O1/1点1 作正向涡动 。
惯性： 消失滞后于发生。
2020/11/11
从油膜涡动发展到油膜振荡
转 子 转 速 r/min
2020/11/11
涡动频率 c/min
油膜涡动的波形和轴心轨迹
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。
2020/11/11
油膜振荡的波形和轴心轨迹