Page 125 - 《摩擦学学报》2021年第1期

122 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

1 600 35
b=4 mm
1 200 b=5.13 mm 28
Direct complex dynamic sifness, H r /(kN/m) −400 0 Cross-coupled complex dynamic stiffness, h r /(kN/m) −7 7 0
b=6.13 mm
21
800
14
400
−800
−1 200
b=5.13 mm
−1 600 −14 b=4 mm
−21
b=6.13 mm
−2 000 −28
20 40 60 80 100 120 140160 180200 220240260 20 40 60 80 100 120 140160 180200 220240260
Whirling frequency/Hz Whirling frequency/Hz
(a) Direct complex dynamic stiffness (b) Cross-coupled complex dynamic stiffness
9 000 9 000
8 500 8 500
Average direct damping, C avg /(N·s/m) 7 500 Effective damping C eff /(N·s/m) 7 500
8 000
8 000
7 000
7 000
6 500
6 500
6 000
6 000
5 500
b=4 mm
5 000
5 000
b=5.13 mm 5 500 b=4 mm
b=5.13 mm
4 500 b=6.13 mm 4 500 b=6.13 mm
4 000 4 000
20 40 60 80 100 120 140160 180200 220240260 20 40 60 80 100 120 140160 180200 220240260
Whirling frequency/Hz Whirling frequency/Hz
(c) Average direct damping (d) Effective damping

Fig. 10 Dynamic characteristics coefficients vs whirling frequency for different widths of the rotor convex plate
图 10 不同凸台宽度动力特性与涡动频率变化关系
增大. 高频时(100 Hz以上)，凸台宽度为4 mm的密封 齿密封的交叉复合刚度系数随涡动频率变化不大，其
系统稳定性较凸台宽度6.13 mm时更优. 对有效阻尼阻尼系数影响较低. 因此，凸台宽度5.13 mm
图11给出了不同凸台宽度平均直接阻尼系数与 的动力稳定性相对更好.
密封腔室的变化关系，凸台宽度5.13 mm时各密封腔 3.2.3 密封间隙对动力稳定性影响
室(C1、C2、C4、C5、C6、C8)的平均直接阻尼系数相对 图12给出了b=4 mm时，不同密封间隙(c =0.4、
2
较高，而凸台宽度6.13 mm时各密封腔室的平均直接
0.5和0.6 mm)密封动力特性系数与涡动频率的变化关系.
阻尼系数整体上较低，其中，C6腔室的平均直接阻尼
由图12(a~b)可以看出：直接复合刚度系数随涡动
系数甚至大幅度降到负值. 又由上文可知，高低齿梳
频率增加呈现二次非线性变化，涡动频率低于180 Hz
时，随密封间隙的增加，直接复合刚度系数绝对值减
1 800
Average direct damping, C avg /(N·s/m) 1 200 b=4 mm 静态稳定性越好. 密封间隙0.4 mm的交叉复合刚度系
小；涡动频率高于180 Hz时，随密封间隙的减小，系统
1 500

数由正变负，逐渐向抑制转子所受切向气流力的方向
900
发展，频率依赖性相对较强. 密封间隙为0.5和0.6 mm
600
时的交叉复合刚度系数随涡动频率变化较平稳，在
300
0
b=6.13 mm
−300
由图12(c~d)可以看出：有效阻尼系数随涡动频率
1 2 b=5.13 mm 4 5 6 7 8 0附近波动，频率依赖性较低.
3
Seal cavity number 的增加而增大，交叉复合刚度系数对有效阻尼系数影

Fig. 11 Average direct damping vs seal cavity for different 响较小，主阻尼对其影响较大. 随着密封间隙减小，流
widths of the rotor convex plate(160 Hz)
体黏性耗散增强，系统阻尼作用增大，系统动力稳定
图 11 不同凸台宽度平均直接阻尼与密封腔室
变化关系(160 Hz) 性越高. 密封间隙0.4 mm的有效阻尼系数约为密封间