滑动轴承的油膜涡动和油膜振荡的机理及消除方法发表时间：2020-11-20T14:26:25.327Z 来源：《中国电业》2020年7月第19期作者：刘姜敏[导读] 滑动轴承油膜涡动是转子中心绕着轴承中心转动的一种亚同步现象。
油膜涡动也称刘姜敏同煤大唐塔山第二发电有限责任公司山西省大同市 037003摘要：滑动轴承油膜涡动是转子中心绕着轴承中心转动的一种亚同步现象。
油膜涡动也称为油膜自激振荡, 对于高速轻载滑动轴承运转机械, 易出现油膜涡动现象。
由于轴瓦在运行中出现裂痕、修瓦不当或磨损致使轴瓦间隙过大等原因, 会导致滑动轴承发生油膜涡动或油膜振荡,使设备运转失衡。
因此,掌握滑动轴承故障的机理,对油膜振荡予以及时准确的诊断,是设备正常运行的技术保证。
掌握滑动轴承产生油膜涡动和油膜振荡的机理,有助于解决采用滑动轴承来支持转子系统的大型机组,在运行中滑动轴承产生振动的故障,对保证设备平稳运行非常重要。
关键词：滑动轴承；油膜涡动；油膜振荡高转速、大功率的大型机组支承系统多采用滑动轴承，而油膜涡动和油膜振荡是滑动轴承常见的故障，油膜涡动和油膜振荡的发生会导致转子系统不能稳定运行。
掌握油膜涡动和油膜振荡的产生机理和故障特性对预防和排除油膜涡动和油膜振荡具有重要意义。
当油膜涡动和油膜振荡发生时，转子系统的振动会出现异常，对异常振动信号的时频分析已成为油膜涡动和油膜振荡故障特性分析的主要手段。
一、滑动轴承振动机理离心式压缩机是旋转式压缩机，当转子存在不平衡时将产生振动。
由于受原材料、加工工艺等因素的限制，转子存在原始不平衡;在机组运转过程中发生物料的不均匀结垢或者叶轮不均匀磨损、腐蚀,会产生渐发性不平衡;零部件损伤脱落或进入异物会带来突发性不平衡。
轴承与轴颈中心线之间的距离构成偏心距, 中心线与负荷向量的夹角构成姿态角, 偏心距与姿态角是衡量轴承稳定性的重要因素。
滑动轴承支撑的转子系统, 其动压轴承的工作机理是:基于油楔的承载机理,由于润滑油具有一定的粘度, 在修瓦时刮出的几何浅痕中, 转子旋转时将润滑油连续带入轴和轴瓦表面,形成封闭的油楔,润滑油受到挤压作用,使油膜产生对轴的支撑力,形成油膜润滑。
油膜振荡产生的原因
油膜振荡是一种常见的结构振动现象，通常出现在液体的表面上，例
如水面或油面。
其产生的原因比较复杂，可能与多种因素有关。
本文
将分步骤阐述油膜振荡产生的原因。
第一步，流体运动的不平稳性。
当流体泵送速度不稳定或通道结构设
计不合理时，会形成流体的不平稳流动，导致油膜振荡。
此时，油膜
表面的压力和速度分布不均匀，产生涡旋和涡流，增大了油膜表面的
摩擦力，引起油膜的振荡。
第二步，振荡源的非线性性。
当油膜表面受到冲击或扰动时，会出现
振荡。
此时，振动源的非线性特性使油膜振动形成不规则的振动波形，难以被精确地描述和预测。
第三步，油膜表面的几何形状。
油膜受到外界扰动后，表面几何形状
的变化将对油膜振动产生重要影响。
例如，当油膜表面存在凸起或凹
陷时，将导致波形的反射或干涉，使油膜振动加强或抑制。
第四步，油膜表面的材料和粘性特性。
油膜的材料和粘度将影响油膜
表面的振动模式。
例如，粘度较高的油膜会抵抗振动的扰动，从而减
小振幅，而材料较硬的油膜则对油膜表面的扰动具有较小的响应。
总之，油膜振荡产生的原因是多种因素综合作用的结果。
这一现象存
在于多个领域，例如工业生产、机械工程和环境科学等领域，对其进
行研究和控制具有重要意义。
摘要：本实验旨在通过观察油膜在水面形成的彩虹现象，探究光的色散原理以及油膜对光线的折射和反射作用。
通过实验，我们模拟了雨后彩虹的形成过程，分析了光的波长和油膜厚度对彩虹颜色和分布的影响。
一、实验目的：1. 了解光的色散现象及其在日常生活中的应用。
2. 掌握油膜形成原理及其对光线的折射和反射作用。
3. 通过实验验证光的色散规律，加深对光学知识的理解。
二、实验原理：1. 光的色散：当白光通过三棱镜或水滴等介质时，不同波长的光会发生不同程度的折射，从而分解出七种颜色的光，形成彩虹。
2. 油膜形成原理：当油滴落在水面上时，由于表面张力的作用，油滴会迅速展开成一层薄薄的油膜。
油膜的厚度对光的折射和反射产生显著影响。
3. 折射定律：当光线从一种介质进入另一种介质时，其速度发生变化，导致光线发生折射。
折射定律可用斯涅尔定律表示：n1sinθ1 = n2sinθ2，其中n1和n2分别为两种介质的折射率，θ1和θ2分别为入射角和折射角。
三、实验材料与仪器：1. 油酸2. 水面清洁剂3. 滴管4. 平板玻璃5. 白色背景6. 激光笔7. 计时器四、实验步骤：1. 在平板玻璃上滴一滴油酸，使其均匀扩散形成一层薄膜。
2. 用滴管在油膜上滴几滴水面清洁剂，观察油膜颜色变化。
3. 用激光笔照射油膜，调整激光角度，观察彩虹现象。
4. 记录不同激光角度下油膜的颜色变化，并分析原因。
五、实验现象与结果：1. 当激光笔垂直照射油膜时，油膜呈现无色透明状。
2. 随着激光角度的增大，油膜颜色逐渐变深，呈现红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。
3. 当激光角度增大至一定程度时，油膜颜色再次变为无色透明状。
六、分析与讨论：1. 油膜颜色变化的原因：当激光垂直照射油膜时，光线在油膜表面发生全反射，进入油膜的反射光较少，因此油膜呈现无色透明状。
随着激光角度的增大，部分光线进入油膜内部，经过折射和反射后，不同波长的光发生不同程度的色散，形成七种颜色。
油膜振荡故障类型之一
1.油膜振荡概念：转子轴颈在轴承内做高速旋转的同时，还环绕某一平衡中心做公转运动。
如果转子轴颈主要是由油膜力的激励作用引起的涡动，则轴颈的涡动角速度近似为转速的二分之一，所以称为“半速涡动”。
当转速升高到一阶临界转速的两倍附近时，涡动频率与转子一阶自振频率相重合，转子轴承系统将发生激烈的油膜共振，这种共振涡动就称为油膜振荡。
2.油膜涡动、油膜振荡的主要征兆与信号特征：
（1）油膜涡动实际振动频率要小于转频的一半，一般为0.43-0.48倍。
油膜振荡频率为转子系统的一阶自振频率。
（2）油膜振荡是一种自激振动，维持振动的能量由轴本身在旋转中产生，不受外部激振力的影响。
发生大振幅油膜振荡后，继续升高转速，振动频率不会变化，振幅也不会下降。
（3）发生油膜振荡时，轴心轨迹形状紊乱、发散。
（4）发生油膜振荡时，往往来势很猛，瞬时间振幅突然升高，引起轴承油膜破裂，会同时发生碰撞摩擦。
（5）当转子转速进入油膜共振区后，升高转速，振荡频率不变，振幅不下降。
但降低转速，振动也并不马上消失，油膜振荡消失的转速要低于它的起始转速。
3.油膜振荡频谱图
4.油膜振荡防治措施：
（1）避开油膜共振区域。
机器设计时避免转子工作转速在一阶临界转速的两倍附近运行。
（2）增加轴承比压。
增大轴颈偏心率，提高油膜的稳定性。
（4）减小轴承间隙。
（5）控制适当的轴瓦预负荷。
（6）选用抗振性好的轴承。
（7）调整油温。
适当升高油温，减小油的黏度，可以增加轴颈在轴承中的偏心率，有利于轴颈稳定。
