ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Устойчивость при действии циркуляционных Закритическое поведение ротора из "Машиностроение Энциклопедия Т I-3 Кн 1 " Влияние циркуляционных сил на устойчивость роторов проанализируем на примере сил внутреннего трения в материале вала, действующих в симметричном гибком роторе с одним диском. [c.504] Из системы (7.6.6) следует, что силы внутреннего трения приводят одновременно к возникновению сил обычного демпфирования и пиркуляхдаонных сил с коэффициентом Ь = k a. [c.505] При изменении скорости вращения центр диска из-за действия циркуляционных сил будет перемещаться по кривой, представляющей собой полуокружность с радиусом Mg/( ). Существование таких кривых, называемых, в частности, в задачах динамики роторов на подшипниках скольжения кривыми подвижного равновесия, является одним из характерных признаков действия циркуляционных сил. [c.505] Из условия (7.6.7) следует, что потеря устойчивости может произойти лишь при скорости, превышающей собственную частоту ротора О, и что силы внешнего трения отодвигают границу устойчивости в сторону высших скоростей. Из условия (7.6.7) также следует, что в линейной задаче внешние воздействия в виде сил тяжести и неуравновешенности не оказывают влияния на устойчивость. [c.505] Анализ системы (7.6.6) с помощью метода /)-разбиения показывает, что на границе устойчивости частота самовозбуждаюггщхся колебаний X равна собственной частоте ротора и колебания эти происходят в форме прямой прецессии, т.е. в направлении вращения ротора. [c.505] В несимметричных роторных конструкциях гироскопический эффект дисков повышает устойчивость. Это объясняется тем, что гироскопический эффект всегда повьпыаег критическую скорость, а потеря устойчивости может происходить лишь при скоростях, превышающих 1фити-ческую. [c.506] Циркулящюнные силы в подшипниках скольжения и в уплотнениях приводят в основном к уже описанным эффектам, но им еются и некоторые особенности, связанные, в частности, с соотношением (7.6.5). Так, из-за наличия в смазочном слое квазиупругих составляющих возможна потеря устойчивости и жесткого ротора. При этом для таких роторов частота колебаний на границе устойчивости оказывается всегда близкой к половине скорости вращения, т.е. для жесткого ротора величина (в/2 является как бы его собственной частотой. Уменьшение жесткости ротора всегда понижает его устойчивость и особенно резко понижается устойчивость при скоростях, близких к удвоенной собственной частоте 20. При этом частота колебаний на границе устойчивости, оставаясь близкой к со/2, одновременно оказывается близкой к собственной частоте ротора О. [c.506] Эффективным средством повышения устойчивости является применение упругодемпферных опор, специальных подшипников с выраженными анизотропными свойствами, например эллиптических, а также подшипников, у которых циркуляционные силы отсутствуют (с подвижными вкладышами). [c.506] При действии циркуляционных сил электромагнитного происхождения устойчивость роторов зависит наряду с параметрами, определяющими интенсивность действующих сил, от частоты взаимного вращения ротора и магнитного поля. В частности, возможна потеря устойчивости вращающегося ротора при неподвижном поле и потеря устойчивости невращающегося ротора при вращающемся поле. [c.506] Для анализа устойчивости сложных роторных систем, таких, например, как валопроводы крупных турбоагрегатов, используют различные приближенные методы. [c.506] При использовании метода разложения по формам собственных колебаний составляют характеристическое уравнение, порядок которого определяется числом учитываемых форм колебаний. Далее характеристическое уравнение анализируют с помощью критериев Рауса - Гурвица или Зубова (см. гл. 7.2). [c.506] Выход параметров системы за границы устойчивости приводит к режиму автоколебаний, амплитуда и частота которых определяется характером и величино нелинейных сил в системе. [c.506] Решения будут устойчивыми при выполнении условия д8 дА й. [c.507] На рис. 7.6.5 лприховыми линиями показаны неустойчивые ветви решений. Из рис. 7.6.5 следует,, что в зависимости от характера сил возможно жесткое возбуждение автоколебаний при увеличении скорости и затягивание колебаний при снижении скорости. [c.507] Силы тяжести и неуравновешенность смещают границу устойчивости, найденную при решении соответствующей линейной задачи, и оказывают влияние на автоколебания (рис. 7.6.6). [c.507] При другом характере нелинейных сил неуравновешенность может как повышать, так и понижать устойчивость системы. В частности, установлено, что при жесткой нелинейности упругих сил неуравновешенность повышает устойчивость, а при мягкой нелинейности -понижает устойчивость по сравнению со случаем нелинейной упругости. [c.507] Для многомассовых роторных систем или систем с распределенными параметрами, когда скорость вращения превышает не только первую, но и высшие критические скорости, существует возможность возникновения одночастотных автоколебаний различных форм или даже многоча-сготных автоколебаний. Соответствующая линейная задача устанавливает здесь лишь факт потери устойчивости, но не дает ответа на вопрос, какие формы колебаний будут при этом осуществляться, и ответ может быть получен только при рассмотрении нелинейной задачи. [c.507] На рис. 7.6.7 показаны зависимости амплитуды колебаний ротора с распределенньЕми параметрами при наличии сил внутреннего трения, когда скорость вращения превышает вторую критическую. При скорости со, происходит потеря устойчивости по первой форме и возникают соответствующие автоколебания с частотой Ое, амплитуда которых растет с увеличением й до скорости в, и автоколебания по первой форме исчезают. При скорости м = 03 03,2 возникают автоколебания по второй форм.е с частотой Рг. В диапазоне оз — со могут существовать автоколебания или по первой, или по второй форме, и реализация той или иной формы будет зависеть от начальных условий. Смена режима в диапазоне о — со происходит скачкообразно. [c.508] При действии в рассматриваемой задаче циркуляционных сил типа сил, возникающих в подшипниках скотгьжения или в уплотнениях, будут существовать автоколебания только по первой форме с частотой Ое. [c.508] Вернуться к основной статье