Page 133 - 《振动工程学报》2026年第3期

第 3 期 彭森泉，等： 滚动轴承-气体箔片轴承混合支承结构转子动力学试验研究 733

振动频率均以基频为主，滚动轴承端转子的基频振 平衡引起的同频涡动和气膜涡动的共同作用下，转
幅保持在 0.8 μm 附近，气体轴承端转子的基频振幅 子系统进入失稳状态。随着转速的进一步增大，低
保持在 6.9 μm 附近，定义此时的转子轴心轨迹为周 频涡动的频率和幅值也随之增大，涡动比始终保持
期 1 运动状态，即气体轴承端转子做椭圆周期运动， 在 0.5 左右，轴心轨迹重合度逐渐变差。
表明在转速为 14500~18000 r/min 区间内，该转子
系统运行状态良好且不受转速连续变化的影响。转 3 结 论
速在 18000 r/min 时，转子的轴心轨迹重合度下降，
系统出现了 0.43f 0 和 0.58f 0 的低频成分，且 2f 0 处的倍 本文设计了一种滚动轴承⁃气体箔片轴承混合
频成分振幅明显增大，表明随着转速的增大，系统产 支承转子系统，并进行了转子动力学试验研究，具体
生的不平衡激振力增强，气膜力无法支承转子稳定 结论如下：
运行，此时转子系统正逐渐向失稳状态发展。 （1）所设计的滚动轴承⁃气体箔片轴承混合支承
转速达到 20000 r/min 时，转子运转偏离了周期 转子结构空载时的起飞转速在 5000~6000 r/min 之
1 时的平衡状态，定义此时的转子轴心轨迹为周期 2 间，转子起飞后的振幅明显高于起飞前。
运行状态，即气体轴承端转子做绕外“8”字周期运动 （2）受滚动轴承和气体箔片轴承的影响，该转子
（轨迹近似斜 45°），如图 10 所示。这是因为随着转 系统在由转子不平衡引起的同频涡动和气膜涡动的
速的增大，在动态气膜力和转子不平衡激振力的博 共同作用下进入失稳状态，其失稳机理主要与不平
弈过程中，转子不平衡激振力开始占据主导，使得气 衡激振力有关。
体轴承内产生不稳定切向力所致，此时转子振动幅 （3）转速在 14500~18000 r/min 区间内，振动频
频图中以低频涡动为主，涡动比为 0.5。在由转子不 率以基频为主，转子系统运行状态良好且不受转速
连续变化的影响；当转速达到 20000 r/min 时，转子
系统的振动开始以低频涡动为主，系统进入失稳状
态；随着转速的进一步增大，低频涡动的频率和幅值
随之增大，涡动比始终保持在 0.5 左右，其轴心轨迹
相比于以基频振动为主导时发生了明显变化。

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