转子稳定性

转子保持无横向振动的正常运转状态的性能，是转子动力学研究内容之一。若转子在运转状态下受到偶然的微小扰动后产生的与正常运转状态的偏离总能保持微小或逐渐消逝，则这一运转状态是稳定的；否则是不稳定的。在转子动力学中，不稳定通常是指不存在或不考虑周期性干扰的情况下，转子在受到偶然的微小扰动后产生强烈横向振动。

转子稳定性问题的主要研究对象是油膜轴承。油膜对轴颈的作用力是导致轴颈乃至转子失稳的因素，该作用力可用流体力学的公式求出，也可通过实验得出。一般是通过线性化，将一个轴承的作用力的特性用八个常系数表示。这样，作用力就可表为轴颈径向位移和径向速度的线性函数。对于最简单的、两头对称的转子，通过上述方法得到的转子稳定判别式为：

式中ω为转速；ω为临界转速；F为轴承所受的载荷；m为转子集中质量;c为轴承与轴颈间的间隙之半；K和K为由上述八个常系数的函数。上式可用来判别稳定状态和不稳定状态所对应的转速。转速ω满足这个不等式时转子的转动是稳定的。开始进入不稳定状态的转速称为门限转速。用上述线性化方法求出的门限转速已由许多实验所证实。但超过门限转速之后，转轴的实际振动并不象线性化方法所表明的那样会无限增大，而是保持在一定的幅度内。对这种实际振动的描述一定要计入非线性因素。油膜还会导致另一种失稳，它是由油膜在轴颈和轴承之间绕行引起的。油膜内表面与轴颈同速，而外表面与轴承一样，速度为零。故油膜以平均速度即转子转速之半在间隙中绕行，形成以转速数值之半为频率的激发源。当转速达到使转子产生强烈振动的临界转速的两倍时，这种激发源就引起频率大约等于临界转速数值的剧烈振动，使转子失稳。导致失稳的还有材料的内摩擦和干摩擦，转子的弯曲刚度或质量分布在二正交方向不同，转子与内部流体或与外界流体的相互作用，等等。有些失稳现象的机理至今还不清楚。