某滑动轴承-转子系统次同步失稳机理分析及试验研究

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1、第43卷第4期火箭推进Vol.43,№.42017年8月JOURNALOFROCKETPROPULSIONAug.2017某滑动轴承-转子系统次同步失稳机理分析及试验研究1,211黄金平，杜大华，王伟（1.西安航天动力研究所,陕西西安710100；2.液体火箭发动机技术国防科技重点实验室，陕西西安710100）摘要：通过简化的轴承转子系统模型，分析了次同步失稳机理，给出了次同步失稳解决方案。在试验台架上进行了5叶可倾瓦滑动轴承支承的柔性转子系统运转试验，当工作转速处于2和3阶临界转速之间时，观察到了明显的次同

2、步失稳现象，获得了失稳门槛转速，分析得出轴承中环形流体周向平均速度系数。通过修改转子结构，提高低阶横向弯曲临界转速，有效消除了次同步失稳，实现了试验转子的超高速稳定运行。关键词：滑动轴承；转子系统；次同步;稳定性中图分类号：V434-34文献标识码：A文章编号：1672-9374(2017)04-0007-07Analysisandexperimentalresearchonsub-synchronousdestabilizationmechanismofrotorsysteminaslidingbearin

3、g1,211HUANGJinping,DUDahua,WANGWei（1.Xi’anAerospacePropulsionInstitute,Xi’an710100,China2.NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonLiquidRocketEngines,Xi’an710100,China）Thesub-synchronousdestabilizationmechanismsofrotorsysteminaslidingbearinghavebeeninv

4、estigatedaccordingtoasimplifiedmodelofbearingrotorsystem.Adestabilizationsolutionmethodisalsoproposed.Arunningtestofaflexibleslidingbearingrotorsystemwith5tilting-padswasconductedontherotorexperimentplatform.Duringthetest,anobvioussub-synchronousdestabiliza

5、tionwasoccurredwhentheoperatingspeedrosefromthe2ndtothe3rdcriticalspeed.Thethresholdspeedofdestabilizationwasobtained.Byanalyzingtheexperimentalresults,theaveragecircumferentialvelocityofthecircularfluidinthebearingwasderived.Bymodifyingtherotorconfiguratio

6、n,thelowercriticalspeedoflateralbendinghasbeenraised,andthedestabilizationhasbeeneliminated.Thesteadyultrahigh-speedoperatingofthenewtestrotorwascarriedout.slidingbearing;rotorsystem;sub-synchronousstability;destabilizationmechanismanalysis收稿日期：2016-08-15；修

7、回日期：2016-12-24基金项目：国家重大基础研究项目(613821)作者简介：黄金平（1977—），男，博士，高级工程师，研究领域为转子动力学及旋转机械故障诊断8火箭推进2017年8月振动位移矢量r正交；jCλΩ为轴承的切向刚度。0引言滑动轴承具有结构简单、承载能力强、噪声[1-2]小、寿命长等诸多优点，广泛应用于航空、航天、石化、电力等各类旋转机械中。油膜失稳是滑动轴承转子系统最常见的故障之一。由于转子失稳具有突发性，且失稳后振动量级在短时间内图1滑动轴承转子系统模型会急剧增大，可能对轴系及支承系统造

8、成极大的Fig.1Modelofslidingbearingrotorsystem破坏，因此在升高速和超速运行过程中，除进行轴系振动、轴承工作状态及轴承受力监测和分析弹性轴段产生的径向力F可表示为：S外，还必须进行专门的稳定性分析。随着旋转机F=-Kr(4)SS械技术指标要求的不断提高，结构简单、重量式中K为轴段在集中质量M质心处的等效径向S轻、大长细比已成为高速轴系结构发展的趋势，刚度。这种发展趋