透平机械强度与振动复习题50道及答案.docx

1、透平机械强度与振动复习题50道及答案动力机械强度与振动复习题（2013-05-30）1 对于叶片较长、径高比cr时，y e，这时质心C与轴心点O 趋于重合，即圆盘绕质心C 转动，这种现象称为自动定心现象。39 等截面质量均布转轴的临界转速由哪些因素决定？40 什么是轴系？与单跨两支点轴相比，轴系的临界转速有何特点？通过联轴器，把转子连成多支点的转子系统，称为轴系。轴系的各阶临界转速高于相应的单转子的临界转速。(由于转子端部互相作用，相当于在每个转子端部增加约束，加大了转子的刚度，从而加大了临界转速。 轴系在某一阶临界转速下振动时，轴系的主振型和轴系中各个转子的振型，与相应的单跨转子振型相比较，

2、彼此之间没有确定的简单关系。)41 什么是转子的静不平衡、动不平衡（偶不平衡）？（1）静不平衡（力不平衡）:不平衡质量引起离心力，作用在两端轴承上，由于离心力F=mur2是周期性作用在轴承上的，引起转子振动。(这种不平衡称为静不平衡，容易用静平衡机测出)（2）动不平衡（偶不平衡）: 在I、II两个垂直于轴的平面上，有两个不平衡质量，如果这两个质量在同一子午面内，并且对转轴有同样的质量矩： 是能够保证静平衡的。这两个偏心质量引起的离心力大小相等、方向相反，但作用的位置不同，相距l，形成力偶。 这个力偶转动时引起轴承产生方向相反的动反力，造成系统振动。42 用力和力偶的分解，说明刚性转子的两平面法

3、平衡原理。.在转子有合力F和力偶M的作用下，我们可以将他们分解到任意垂直于转轴、相距为l的两个平面上去。.力的方向保持一致。.力偶M按照.分解为两个作用在I，II平面上的等量、反向的力.在I，II平面上，做力的合成:.结论：任意刚性转子的不平衡质量，在转子转动过程中形成的不平衡，就相当于在转子质心上作用有垂直于转轴的力F和力偶M形成的动静不平衡。也相当于转子在I，II两个平面内受到力H1、H2作用的结果。.要平衡转子，只要在I，II两个平面内分别加上-H1、-H2两个力，转子就可以消除动静不平衡。也就是说，刚性转子的平衡，可以通过转子上任意两个垂直于轴线的平面上加上两个力来达到。(通常是加两个

4、质量平衡块，使其产生的离心力正好能平衡H1、H2 。当然，也可以在相反方向减掉相应的质量，来达到这一效果。刚性转子在某一转速下平衡后，在其他转速下都能保持平衡。)43 说明单平面影响系数法平衡刚性转子的主要步骤，单平面影响系数法的适用条件是什么？（1）在选定转速下，做转子振动测量，测得振幅和相位用矢量表示为X0。（2）在选定的平面内，在某一半径为r处加一试重U1，在该转速下测量振幅和相位X1，则影响系数定义为单位试重对振动的影响。（3）取下试重，在该处安装配重Ua，即达到平衡。44 说明两平面影响系数法平衡刚性转子的主要步骤。两平面影响系数法:（1）在两端的轴承座上测量振幅和相位，用矢量A0,

5、B0表示。（2）选取两个校正面I，II。先在I面上半径为r1处加试重Q1，在平衡转速下测得振动幅值和相位为A1, B1，并可画出矢量图。显然A1-A0，B1-B0是由Q1引起的，称为Q1效果矢量。定义影响系数：该加重点上单位质量对振动的影响。（3）取下Q1，在II面上半径为r2处加试重Q2，在平衡转速下测得振动幅值和相位为A2, B2，并可画出矢量图，计算出影响系数.（4）校正平面I, II所需的平衡质量P1,P2应产生如下的效果：能同时做到平衡A0和B0.（5）求解出P1,P2，即为在两个平衡面上，半径为r1,r2处增加的平衡质量。45 油膜轴承为什么会产生涡动？(涡动是转子轴颈在作高速旋转

6、的同时，还环绕轴颈某一平衡中心作公转运动。).稳定情况下油膜承载力P与轴颈载荷W相平衡。.当轴承受到扰动，轴颈中心由O1移动到O时，油膜承载力变为P，与载荷W不平衡，他们的合力为F。.F可以分解为由O指向O1的恢复力F1，及与F1垂直的力F2。.F1称为恢复力，使轴颈回到O1。.F2称为涡动力，具有推动轴颈涡动的趋势。.如果涡动力F2小于或等于油膜的阻尼力，则轴颈不会涡动起来，称为轴承稳定。.如果涡动力F2大于油膜阻尼力，则轴心轨迹将扩大，轴颈将涡动起来，称为轴承不稳定。46 为什么油膜轴承会产生半速涡动？半速涡动有何特征？(如果转子轴颈主要是由于油膜力的激励作用而引起涡动，则轴颈的涡动角速度

7、将接近转速的一半，故有时也称之为“半速涡动”。)“如轴颈绕O 作角速度为 的涡动，就留出空间 2R e ”的解释：第一种解释：轴以o为中心转动，下半部移开的空间即下半部平均移动速度与下半部宽度的乘积为0.5 (R+e)*(R+e)；上半部移入的空间即上半部平均移动速度与上半部宽度的乘积为0.5 (R-e)*(R-e)；两者只差即为空出的空间：0.5 (R+e)*(R+e)- 0.5 (R-e)*(R-e)= 2R e 第二种解释：轴以o为中心转动，整个轴向右方移开的空间为：轴心的移动速度与轴的直径的乘积=e*2R=2Re，即图中的矩形阴影部分的面积，其大小还等于图中月牙形阴影部分的面积。47

8、请解释实际轴承涡动的转速低于轴本身转速一半的原因。实际上，由于以下原因的影响，涡动频率通常略低于转速频率的1/2：(1)在收敛区入口的油流速度由于受到不断增大的油压作用而逐渐减慢，而在收敛区出口的油流速度在油楔压力作用下会有所增大。这两者的作用与轴颈旋转时引起的直线速度分布相叠加，就使得图中A-A断面上的速度分布线向内凹进，B-B断面上的速度分布线向外凸出，这种速度分布上的差别使轴颈的涡动速度下降。(2)注入轴承中的压力油不仅被轴颈带着作圆周运动，还有部分润滑油从轴承两侧泄漏，这是造成涡动速度低于转速之半的另一个原因。48 改善油膜振荡（失稳）的临时措施有哪些？临时措施:1增加油温。 2 更换粘度较低的油。3 减小轴承的宽度，以增加比压（增加轴承单位面积上的负荷）。4抬高失稳轴承的标高，增加轴承的负载。 5减小轴承的间隙。49改善油膜振荡（失稳）的根本措施有哪些？根本措施:1 改变轴瓦的结构。(增加预负荷，开油槽，改变供油方式等)2 改用稳定性较好的轴承。(圆瓦椭圆瓦多油叶瓦多油楔瓦可倾瓦)3 改变转子结构，将其临界转速提高到工作转速的一半以上。避免转子的工作转速在二倍的第一阶临界转速以上运转。50 解释压气机和汽轮机由于间隙不均匀引起涡动的原因。