Page 132 - 《振动工程学报》2026年第3期

732 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

图 7 所示为 0~16000 r/min 升速过程中的滚动 析，结果如图 9 所示。可知，转子转速为 16000 r/min
轴承和气体箔片轴承外圈温度的变化。分析可知， 时的振动特性与转速为 14500 r/min 时基本一致，即
一方面，滚动轴承外圈温度呈线性增大，不断接近滑
油温度（80℃），因此滚动轴承内圈和滚动体可能受
热膨胀，间隙减小，使得转子系统运行稳定性增强；
另一方面，从气体箔片轴承外圈温度变化可知，外圈
温度在达到起飞转速时出现明显下降，这是因为当
气膜完全形成后，摩擦副之间的接触减少，且气流能
带走多余热量，气膜的形成也能使转子系统运行稳
定性增强。

图 7 0~16000 r/min 升 速 过 程 中 的 滚 动 轴 承 和 气 体 箔 片
轴承的外圈温度变化
Fig. 7 The temperature changes of the outer rings of rolling
bearing and gas foil bearing during the acceleration
process from 0~16000 r/min

由图 6 可知，转子系统在转速为 13000 r/min 附 图 8 升速过程中的转子振动频谱图和轴心轨迹图
Fig. 8 Rotor vibration spectrogram and axial trajectory
近 时 出 现 了 较 大 的 振 动 ，因 此 选 取 了 转 速 分 别 为
diagram during the acceleration proces
8500、12500 和 14500 r/min 时的振动频谱和轴心轨
迹进行分析，结果如图 8 所示。可以看出，由于气体
轴承的低阻尼特性，气体轴承端转子的振幅比滚动
轴承端转子的振幅更大。转子转速为 8500 r/min 时
（图 8（a）），转子系统的振动幅度较低，气体轴承端
转子做绕外“8”字周期运动（轨迹近似水平），这是由
于此时的气膜力较小，无法完全支承转子运动，转子
在旋转过程中存在不对中现象所致。转子转速为
12500 r/min 时（图 8（b）），气膜力有所增大，轴心轨
迹 发 生 变 化 ，这 是 典 型 的 不 对 中 和 不 平 衡 综 合 表
现 ，说 明 此 时 转 子 系 统 产 生 了 较 大 的 不 平 衡 激 振
力 ，频 谱 中 包 含 基 频 和 倍 频 分 量 ，且 振 幅 相 比 于
8500 r/min 时有较大提升。转子转速为 14500 r/min
时（图 8（c）），转子振幅相比于 1500 r/min 时降低了
50%，这是由于滚动轴承的滚动体和内圈因受热膨
胀而间隙减小和气体箔片轴承气膜力增强，使得转
子系统稳定性增强，振幅下降，此时转子振型主要受
图 9 转子系统中基频振动占据主导时的振动频谱图和轴心
到 转 子 质 量 分 布 不 均 影 响 而 呈 椭 圆 形 ，轨 迹 重 复
轨迹图
度高。
Fig. 9 Vibration spectrogram and axial trajectory diagram
选 取 了 转 速 分 别 为 16000 和 18000 r/min 时 的 when fundamental frequency vibration dominates in a
振动频谱和轴心轨迹对转子系统的振动特性进行分 rotor system