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油膜振荡

/oil whip/
条目作者荆建平

荆建平

最后更新 2023-01-10
浏览 196
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油膜涡动频率与一阶临界转速相同时产生共振,振幅增大、轴心轨迹突然变成扩散的不规则曲线,半频谐波振幅值增加到接近或超过基频振幅;转速继续升高,涡动频率保持不变,始终等于转子的一阶临界转速的现象。

英文名称
oil whip
所属学科
机械工程

油膜振荡发生在由滑动轴支承的旋转机械设备中,是由于滑动轴承中的油膜作用而引起的转子自激振动,通常在高速轻载轴承情况下发生。

如图1所示,转子在滑动轴承中旋转时,由于油膜力的存在,转子在外载荷作用下轴颈中心相对于轴承中心一定位置而运动。轴承油膜对轴颈的总压力位于挤压一侧并朝向轴颈中心。将分解为径向力和周向力,径向力起支承轴颈的作用,周向力会使轴颈绕其平衡位置转动。因此,转子除自转外还有绕其平衡位置的周转。这种周转运动称为“油膜涡动”,且涡动频率稍小于转子转动频率之半。

当转子转速低于两倍一阶临界转速时,其涡动的频率小于转子一阶临界转速频率,转子仍能平稳的工作;当转子转速在二倍一阶临界转速附近时,其涡动频率接近转子一阶临界转速频率,转子系统将发生共振,此时轴心轨迹扩散成不规则曲线,产生“油膜振荡”,其典型图谱如图2所示。

图1 油膜涡动产生机理图1 油膜涡动产生机理

主要有以下5点特征:①发生油膜振荡时,轴心涡动频率为一阶临界转速频率,转子振幅突然增加,声音异常。②轴心轨迹为不规则曲线。③当转子转速继续升高,涡动频率始终维持在一阶临界转速附近,油膜振荡现象不会消失。④油膜振荡具有惯性效应,升速时产生油膜振荡的转速不同于降速时油膜振荡消失时的转速。⑤转子将承受较大的交变应力,由油膜振荡产生的交变应力的频率是转轴旋转频率与轴心涡动频率的差。

在实践中,通常采用提高轴承进油温度以降低润滑油黏度,改变轴承垂直和水平间隙,改变轴承宽度和轴承形式等手段来延迟或消除油膜振荡的产生。

图2 油膜振荡典型图谱图2 油膜振荡典型图谱

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