摘要
液膜軸承的間隙是影響偏心率和轉子系統動(dòng)力特性的一個(gè)關(guān)鍵參數。本文對四軸/轉子結構已經(jīng)在Spectra Quest公司的轉子動(dòng)力仿真器上進(jìn)行了測試。對每組測試配置，用三個(gè)有著(zhù)不同間隙的軸承來(lái)研究液膜軸承中間隙對阻尼的影響。實(shí)驗得到：由于軸承間隙的擴大，剪切變形變高，模態(tài)阻力增加；在減速過(guò)程中臨界速度和阻尼要比機器剛開(kāi)始運轉時(shí)要低。

1. 前言
在維基百科中，軸承被定義為一個(gè)允許在兩部件之間作相對約束運動(dòng)的裝置，典型的如旋轉或線(xiàn)性運動(dòng)。流體軸承為了在軸旋轉時(shí)減少金屬與金屬的接觸，一般用一層薄薄的液體支撐軸承負載，以減少軸承磨損。軸承中的旋轉軸部分通常叫做軸頸。液膜軸承的工作機理早在100多年前就被發(fā)現。“沒(méi)有相對運動(dòng)或收縮間隙，沒(méi)有壓力或負載能力的產(chǎn)生，它是在攜帶了外部負載和分離了實(shí)體表面的潤滑膜中的壓力。”圖1顯示了一個(gè)典型的滾動(dòng)軸承，液體是通過(guò)一個(gè)小缺口輸進(jìn)的，當軸以一個(gè)轉角速率 旋轉時(shí)，油液被甩進(jìn)了收斂的楔口。由于重力作用、離心率、制造缺陷、不重合、不平衡和其它原因，轉子并非總在正中心。因此，流體形成楔型（圖1中h1比h0值大），產(chǎn)生壓力以支持外加負載。假定速度不變，在軸頸表面的流速和軸承在接觸點(diǎn)的軸頸的流速相同，而在軸承的表面是零，通常通過(guò)厚度的流速的分布不是線(xiàn)性的，如圖1所示。這很可能是由于端部縫隙的液體流失
造成的。因此液體不僅僅在伴隨著(zhù)軸旋轉的徑向流動(dòng)，也在軸向方向流動(dòng)。因此，流體的平均速率稍低于V/2。
因為液體摩擦正比于粘度，也正比于速率的梯度，所以轉速的增長(cháng)將增加熱量，且滑動(dòng)粘度對溫度很敏感。同時(shí)，剛度和阻尼這兩個(gè)動(dòng)態(tài)參數受液體粘度影響很大。所以，當一個(gè)機器加速的時(shí)候，溫度的增長(cháng)將會(huì )降低軸承的剛度和阻尼，這又進(jìn)一步影響了轉子系統的動(dòng)態(tài)行為。

在轉子動(dòng)力學(xué)中，軸承縫隙也是一個(gè)重要參數。對圓柱軸承來(lái)說(shuō)，徑向間隙被定義為軸承和軸直徑之間的距離；偏心率，反比于軸承間隙，對轉子系統的動(dòng)力特性有重要的影響；另外，間隙的變化將會(huì )改變油膜和剪應力，這些將更進(jìn)一步影響由剪切變形造成的能量損失。因此，間隙對轉子系統的性能有相當復雜的影響。本實(shí)驗將對間隙對軸承阻力影響進(jìn)行研究。