Page 320 - 《振动工程学报》2026年第5期

第 39 卷第 5 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 39 No. 5
2026 年 5 月 Journal of Vibration Engineering May 2026

多 孔 质 可 倾 瓦 气 体 轴 承 -转 子 系 统 的

动 力 学 特 性 试 验 研 究

伍奕桦 1,2,3 ， 肖仁杰 ， 吴中意 ， 冯 凯 2
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（1. 湖南农业大学机电工程学院，湖南 长沙 410128； 2. 湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室，湖南 长沙 410082；
3. 株洲齿轮有限责任公司新能源动力与传动系统湖南省重点实验室，湖南 株洲 412000）

摘要：为揭示多孔质可倾瓦气体轴承-转子系统的动力学特性，本文搭建了该系统的动力学测试平台。利用冲击涡轮将转子系
统加速至 40000 r/min，通过降速试验，探讨轴承供气压力对系统降速时间的影响，分析了供气压力、系统不平衡量对系统临界
转速、同步振动和次同步振动的影响规律。研究表明，多孔质可倾瓦气体轴承摩擦阻力小，适用于高速旋转机械。增大轴承
供气压力能够提高轴承竖直方向的刚度、阻尼及转子系统竖直方向临界转速，同时可以缩小系统次同步振动转速范围，降低
次同步振动幅值，改善轴承-转子系统的稳定性。本文通过改变配重盘上不平衡质量的大小，分析了转子系统不平衡量对转子
系统动力学特性的影响规律。结果表明，减小转子系统不平衡量可以降低系统同步振动的幅值，缩小次同步振动出现的转速
范围，提高转子系统的稳定性。
关键词： 多孔质可倾瓦气体轴承；稳定性；轴承-转子系统；不平衡量
中图分类号：TH133.35 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202407015

Experimental study on the dynamic characteristics
of the porous tilting pad gas bearing-rotor system

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WU Yihua 1,2,3 ，XIAO Renjie ，WU Zhongyi ，FENG Kai 2
（1.College of Mechanical and Electrical Engineering，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China；
2.State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Technology for Vehicle，Hunan University，Changsha 410082，China；
3.Hunan Provincial Key Laboratory of New Energy Power and Transmission System，Zhuzhou Gear Co.，Ltd.，Zhuzhou 412000，China）

Abstract：A dynamic test rig of porous tilting pad gas bearing-rotor system was established to analyze the dynamic response of bearing-rotor
system. The rotor system was accelerated to 40000 r/min using an impulse turbine, and then through the deceleration experiment, the effect of
supply pressure on the deceleration time of the system was discussed. The influences of the supply pressure and the system unbalance on the
critical speed, synchronous vibration, and sub-synchronous vibration of the system were analyzed. The results show that the porous tilting pad
gas bearing has low frictional resistance and is suitable for high-speed rotating machinery. Increasing the supply pressure of the bearings can
increase the stiffness and damping in the vertical direction of the bearing and the critical speed of the rotor system in the vertical direction. At
the same time, it can narrow the speed range of the sub-synchronous vibration of the system, reduce the amplitude of the sub-synchronous
vibration, and improve the stability of the bearing-rotor system. In this paper, by changing the magnitude of the unbalanced mass on the
counterweight disk, the influence of the unbalance of the rotor system on the dynamic characteristics of the rotor system was analyzed. The
results show that reducing the unbalance of the rotor system can reduce the amplitude of the synchronous vibration of the system and the speed
range of the sub-synchronous, and improve the stability of the rotor system.
Keywords：porous tilting pad gas bearing；stability；bearing-rotor system；unbalance mass

高速旋转机械在国防工业和航空航天等领域应 在空气压缩机、制冷压缩机和低温涡轮膨胀机等领
用广泛，降低轴承-转子系统的摩擦阻力，提高系统 域得到了应用 [1-2] 。
稳定性是实现节能减排，可持续发展的必要条件。 静压气体轴承节流器类型多样，包括小孔型、表
静压气体轴承-转子系统凭借其低摩擦的特点已经 面补偿型、复合型、槽型和多孔质型 [3-4] 。以多孔质

收稿日期：2024-07-06；修订日期：2024-08-25
基金项目：湖南省重点研发计划项目（2022NK2028）；湖南省教育厅科学研究项目（24B0217）