自激振动到底是个啥？

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什么是自激振动？与强迫振动有啥区别？如何防治油膜振荡？接下来，将对这些问题逐一介绍。

什么是自激振动？

当存在可将非振动相关能量转换为振动能量的机制时，会发生自激振动。例如，微风中的白杨树叶的摆动就属于自激振动，通过涡旋脱落机制，作为能量源的风被转换为树叶的扭转振动和横向振动。从更大的范围上看，1940年塔科马海峡大桥的毁坏便是由类似机制引发的，吹过桥梁的风与桥梁结构相互作用，对桥梁产生具有多个不同扭转模式的气动力激励，最终扭转振动的振幅变得足够大，从而导致了桥梁毁坏。

自激振动始终与能量转换机制导致的系统固有频率的激励有关。因此在某种意义上，自激振动的现象与共振现象类似，主要区别在于向振动系统传递能量的方式不同。共振与固有频率下的周期性作用力有关（如转子中的不平衡），而自激振动则与某些其他能量源的转换有关（如气流中的能量）。

流体诱发的失稳是由转子与周围流体的相互作用引起，流体诱发的失稳会产生较大的振幅，通常为次同步的转子自激振动，注意，次同步振动的频率为转子-轴承系统的固有频率。失稳可导致密封圈、轴承、叶轮或其他转子零件上的转子与定子发生摩擦。振动还会在转子中产生明显的交变应力，导致疲劳失效。“失稳”一词可以这么理解，当转子在流体诱发失稳状态下运转时，实际上是以大幅振动的稳定极限环运转，但转子在运转过程中超过了预期的运转限制，因此从这个意义说，转子是不稳定的。

换言之，如果频谱图中并没有出现转子-轴承系统的固有频率，而出现了一些别的异常频率，那么应该根据实际情况具体分析，而不是武断得出转子出现了自激振动发生了失稳。

那么，流体诱发失稳的原因是什么呢？

旋转机械的用途是将旋转产生的能量转化为有用功，通常会涉及转子与工作流体（气体或液体）间的相互作用。并且大型机器中的多数轴承均为流体动力油膜轴承，与周围的工作流体或轴承流体间互相的旋转作用，会使得流体发生一定程度的涡动，这种涡动便是导致流体诱发失稳的主要原因。

根据小编的了解，除了流体动力油膜轴承（实际上就是滑动轴承），各种类似结构比如流体动压密封等出现小间隙流动情况的结构，也会使得转子与工作流体之间互相作用，也可能产生由于流体诱发的自激振动现象，频谱上表现为出现转子-轴承系统的固有频率。

强迫振动与自激振动的区别

某转子强迫振动和自激振动的轴承位置运动轨迹及FFT图谱

油膜振荡如何治理？

某转子发生油膜振荡时的轴心轨迹图及瀑布图

油膜振荡是转子失稳的一种表现形式，小编总结了以下防治措施，供大家参考：

临时措施：

  · 增加油温；

  · 更换粘度较低的油；

  · 减小轴承的宽度，以增加比压；

  · 抬高失稳轴承的标高，增加轴承的负载。

根本措施：

  · 改变轴瓦的结构，增加预载荷，开油槽，改变供油方式；

  · 改用稳定性更好的轴承，比如可倾瓦轴承；

  · 改变转子结构，将其临界转速提高到工作转速的一半以上。

来源：DyRoBeS公众号（ID：dyrobes），本文内容来自于多部经典转子动力学相关教材。