转子动力学基本理论-韩守木.pptVIP

　　资料载明，对于圆柱轴承，当偏心率＞0.8时就不可能出现涡动运动，等价地说，当轴颈从轴承最低垂直向上浮起的高度小于轴承半径问隙的一半时，高速旋转的任何工况都是稳定的。 　　通常以索马菲尔德数 S 来确定轴颈在轴承中的位置 　　　 　　　　S= (2-52) 式中μ一润滑油粘性系数 N 一轴颈转速(秒转数) P 一比压(轴承上所受平均投影压力) r一轴颈半径 C 一径向间隙(c=R-r) R 一轴瓦半径 索马菲尔德数S是轴承构造，运行的综合系数，与偏心率有一一对应的关系。S数愈大，对应的偏心率愈小，S数愈小、对应的偏心率愈大。可见设法减小S数是消除油膜振荡的主要方向。具体措施如下: 1. 加大比压(P)。主要方法是缩短轴瓦长度、减小长径比。目前大容量机组的比压数值已到3.0MPa。例如某200MW机组通过将轴瓦长度由410mm变成350mm，国产 300 MW 机组将轴瓦长度从430mm变为320mm后解决了油膜振荡问题。 2. 降低润滑油的粘度(μ)。粘度大，轴颈在轴瓦中的偏心率就小，转子轴系容易失稳。提高油温或将高标号油换成低标号油均可使油的粘度减小。 3. 减少轴颈的顶部间隙，增大轴承的间隙比，或用椭圆瓦替代圆柱瓦可以改善转子运转的稳定性。 4. 充分平衡一阶不平衡量。 2.4.3 动压滑动轴承的稳定性比较 　　针对几种常用的径向滑动轴承的研究表明，圆柱轴承具有很大的不稳定区，与圆柱轴承比较， 三油楔轴承有较小的不稳定区 ，而三油叶轴承和椭圆轴承只有很小的不稳定区。所以圆柱轴承的稳定性较差，三油叶轴承和椭圆轴承的稳定性较好。经过计算得知，稳定性最好的是可倾瓦轴承。因此，重载低转速适于采用圆柱轴承，中等载荷中、高转速适于采用三油楔轴承和椭圆轴承，轻载高转速适于采用三油叶轴承和可倾瓦轴承（见图2－17）。 图2—17 几种常见径向滑动轴承（1/d=0.5）稳定性 6 54321 可倾瓦轴承 三油叶 轴承 椭圆轴承 三油楔轴承 圆柱轴承 μ 0 μ ∞ μ 0 μ ∞ μ 0 μ ∞ 稳定区域 S0 WS1/W1 圆柱轴承 稳定区域 椭圆轴承 可顷瓦轴承 三油叶轴承 μ μ μ 0 ∞ 　　对国产200MW 汽轮发电机组转子轴系的稳定性的研究结论是三油楔轴承无论从稳定性方面和对不平衡的敏感性方面均比椭圆轴承差。若以后者替代前者，失稳转速可以提高到 3700―3800r/min(前者3450r/min)。 　　理论研究结果表明，固定瓦轴承稳定性从优到劣的顺序为：三油叶、对称三油叶、椭圆、三油楔、圆柱。这是宏观排列，每一种具体轴承的稳定性如何。很大程度上还取决于它的具体几何参数。可倾瓦轴承稳定性能优良，因此，大型引进机组的高压转子几乎都采用可倾瓦轴承。 从设计上避免出现失稳的另一项措施是提高转子的临界转速，使第一阶临界转速的两倍高于工作转速，这对于防止油膜振荡是有效的。 　　标高影响：对国产某300ＭＷ汽轮机组进行了测量，图2－22是2号轴承标高变化曲线（图中横坐标0点对应试验当天的6:45。机组从8:45冲转，9:22带负荷49.1ＭＷ）。 　　2号轴承的标高从开机至带满负荷过程中，中分面处的标高持续上抬，最大标高增加量为400μｍ左右。3号轴承座在抽真空时标高下降。由于低压缸两端的温度变化小，而3号、4号轴承座坐落在低压缸下缸的两端，所以，热态时，3号轴承座因温度变化的上抬量很小。但从冷态至满负荷全过程3号、4号轴承的标高有所降低。 图2－21　　2号轴承标高变化曲线 图2－22　　2号轴承标高变化曲线 　　分析表明，2号轴承标高的变化主要是由轴承及轴承座温度的变化引起的。该机组高中压缸采用中分面猫爪支承，中压排汽缸外缸两侧伸出的猫爪支承在2号轴承座上，猫爪没有设置冷却装置，用红外线测温仪测得其中心外表面最高温度为94.6℃。轴承温度变化主要是转子、猫爪等的传热及轴承周围高温部件的辐射传热。 　　3号、4号轴承的标高下降，使得2号和3号轴承的标高差进一步增大。由于2号轴承座和3号轴承座的标高变化趋势，使得2号轴承的动态载荷增加，油膜厚度减小，润滑工况恶化，可能出现了半干摩擦。而1号轴承座的动态载荷减轻。油膜失稳。 主讲人 韩守木华中科技大学 转子动力学基本理论 　　　　　　　　　　　 2.1 单圆盘转子振动特性 2.1.1 单圆盘转子模型 　　最简单的转子模型是单圆盘转子。轴两端为简支，一个圆盘固定在轴的中部(图2—1)。 图2－1　单圆盘转子模型 　　由于圆盘重力的作用，转轴要发生弯曲变形，对转动中的圆盘一侧施加一个横向冲击，转轴的弹性会使得圆盘作横向振动 2.1.2 圆盘偏心引起的振动 　　由圆盘质量偏心的不平衡响