Page 324 - 《振动工程学报》2026年第5期

1528 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

临界转速，不同的供气压力条件下，振幅均在 4.0 μm
振幅 / μm 10 次同步振动 同步振动 左右，说明供气压力对高转速时同步振动的幅值没
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有明显影响，此时振动幅值的大小主要是由转子系
0
40000 统的不平衡量决定的。

30000 12 P s /P a =4 P s /P a =4.25 P s /P a =4.5
10
20000 8 1.02×10 r/min, 9.6 μm
4
1.05×10 r/min, 8.8 μm
4
振幅 / μm 6
10000 气压增大 1.14×10 r/min, 7.8 μm
4
转速 / (r·min −1 )
0 200 300 400 500 600 4
0 100 频率 / Hz
(a) 竖直方向(配重盘端) 2 4.0 μm
(a) Vertical direction (counterweight disc end)
0
0 1×10 4 2×10 4 3×10 4 4×10 4
−1
转速 / (r·min )
振幅 / μm 10 次同步振动 同步振动 图 11 不 同 供 气 压 力 下 涡 轮 端 竖 直 方 向 同 步 振 动 幅 值 随

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转速的变化曲线
0 Fig. 11 Variation curves of vertical synchronous vibration
40000
amplitude with rotational speed under different gas
30000
supply pressures (turbine end)

20000 在不同供气压力条件下，水平方向上同步振动幅
值随转速变化的情况如图 所示。当轴承供气压
10000 12
转速 / (r·min −1 )
0 200 300 400 500 600 力分别为 400、425 和 450 kPa 时，振动峰值的转速均
3
0 100 频率 / Hz 为 9.6×10 r/min，振动峰值分别为 13.1、13.8 和 15.2 μm。
(b) 水平方向(配重盘端) 随着供气压力的升高，水平方向上同步振动的峰值
(b) Horizontal direction (counterweight disc end)
增大。这表明增大轴承的供气压力，对轴承水平方

图 10 配 重 盘 端 轴 承 附 近 转 子 中 心 竖 直 与 水 平 方 向 振 动
向刚度影响较小，但会降低水平方向上的阻尼。在
响应瀑布图
相同供气压力条件下，轴承水平方向上的临界转速
Fig. 10 Vertical and horizontal waterfall diagrams of rotor
与竖直方向上的临界转速不同，这表明多孔质可倾
center vibration response near the counterweight disk
end bearing 瓦气体轴承的刚度和阻尼表现为各向异性。

其幅值随转速的继续升高而减小，并逐渐消失。当 18 P s /P a =4 P s /P a =4.25 P s /P a =4.5
16
转速达 2.5×10 r/min 时，未观测到明显次同步振动。 14 9.6×10 r/min, 15.2 μm
4
3
12 9.6×10 r/min, 13.8 μm
3
涡轮端与配重盘端同方向振动特性一致，后续分析 10 气压增大 9.6×10 r/min, 13.1 μm
采用涡轮端振动数据。 振幅 / μm 8 3

6
4
3 供 气 压 力 对 动 力 学 特 性 的 影 响 2 4.0 μm
0
0 1×10 4 2×10 4 3×10 4 4×10 4
−1
3.1 供气压力对动力学特性的影响 转速 / (r·min )
图 12 不 同 供 气 压 力 下 涡 轮 端 水 平 方 向 同 步 振 动 幅 值 随
轴承供气压力会对轴承的刚度和阻尼分布产生 转速的变化曲线
影响，进而改变轴承-转子系统的动力学特性。在不 Fig. 12 Variation curves of horizontal synchronous vibration
同供气压力条件下，竖直方向上同步振动幅值随转 amplitude with rotational speed under different gas
速变化的情况如图 11 所示。当轴承供气压力分别 supply pressures (turbine end)
为 400、425 和 450 kPa 时，振动峰值对应转速分别为 如图 13 所示，当转速为 1×10 r/min 时，随着轴承
4
1.02×10 、1.05×10 和 4 1.14×10 r/min，振动峰值分别为 供气压力的增大，轴心轨迹逐渐从圆形向一个水平
4
4
9.6、8.8 和 7.8 μm。这表明增大轴承的供气压力，会 放置的椭圆形转变，水平方向的幅值逐渐增大，而竖
提高振动峰值的转速，并降低峰值的幅值。此现象 直方向的幅值逐渐减小，同时可以发现，最大振幅方
说明轴承在竖直方向上的临界转速升高，轴承的刚 向也在不断变化，这说明增大供气压力会增大轴承
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度、阻尼增大。当转速大于 2×10 r/min 时，转速高于 竖直方向的刚度和阻尼，减小水平方向的阻尼，从而