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1、转子动力学发展史作者，杨建 学号：200907110简介：回顾了转子动力学的发展历史，总结了在旋转机械转子系统的动力学分析与计算方 法;转子系统的不平衡强迫响应与平衡技术；并对现代工程师在转子动力学的发展方向提出 了建议和意见。关键词：转子，动力学，旋转轴，计算机模拟内容：转子动力学有着非凡的历史，主要是由于理论和实践之间的相互作用。的确，人们可以 说，其做法更比其理论推动转子动力学的发展。首先，一种方法的起源是一个具有挑战性的任务。读者将拥有自己的对历史文献的事后 实际诠释权利。在一些情况下，我已经完全遵循内维尔Rieger.1的解释。朗肯到克尔.W J于1869.2提出一个旋转轴的初步分析
2、，他选择了一个不幸的模型， 并预计超过一定的旋转速度，在左右将产生轴弯曲，在这弯曲部分将形成旋涡。他定义为“旋 转速度”轴。事实上，它可以证明，超过这个速度旋转无限制。今天朗肯的模型增加径向变 形，这个速度将被称为发散失稳速度。1895年，斯坦利邓克利出版了一本有滑轮的轴载，他的研究的论文中第一句话写道:“众 所周知，每一个轴，当在一个特定的速度转弯或者驱动，除非偏转量是有限的，平衡必须被 打破，才能在更高的速度再运行真正的轴。这种特殊的速度或临界速度就是发散失稳速度。 临界转速依赖于其尺寸轴的支撑和弹性模量、大小、重量、位置。据我所知，这是第一次使 用这个词“临界速度”。令人遗憾的是那些邓克
3、利视为众所周知的东西，实际上却鲜为人知。例如，1895年由 德国土木工程师Foppl八月份发表表明，一个备用转子模型展出了上述朗肯的婆娑的稳定的 解决方案，我们不能责怪他们太多，因为Foppl出版了他在明镜的一个期刊，可能是没有很 好地认识当代转子的分析。更要告诉大家的一个明显的对于实际工作的工程师，如瑞典卡 尔德拉法尔，他在1889年跑单级汽轮机在超临界速度。我们可以推测，工程师在日光之下劳碌一天后的一种混淆的概念一一就是Dunkerley 旋转速度与软的临界速度。这是特别不幸，因为Rankines的临界速度比Dunkerley的结果更 为杰出,。他的可怕的预言被人们广泛接受，并且成为负责令
4、人沮丧的高速转子理论发展了近 50年。这是在英国于1916年，事情发展到了顶点。W.克尔发表的实验证据显示,第二次“临界 转速”存在，伦敦皇家学会Jeffcott亨利h .委托Foppl来解决这一理论与实践之间的冲突。Jeffcott1919年在一个（哲学杂志）地区是更容易阅读那些感兴趣对转子动力学的地方 发表了他的经典论文在-他的转子模型。Jeffcott的转子模型证实Foppl的预言一个稳定的超临界流体存在，他延长了 Foppl 关于包括外部阻尼在内的分析（即阻尼接地）。没有任何证据表明，Jeffcott觉察到Foppl 的前期准备工作;事实上,Jeffcott的报纸不包含任何一个单一的参
5、考。直到今日，至少在美国 和英国，转子模型组成的一种紧凑、刚性圆盘上被称为Jeffcott软轴转子。1924 年,Aurel b Stodola表明这些超临界解由科氏加速稳定约束这些加速度的不知情的 缺陷是Rankines的模式。有趣的是，我们注意到林肯的模型是一种明智的。一个作为转子的 刚度在一个方向是在其刚度的正交方向。确实，它现在被很好知道的这样一个转子将有地区 差异的不稳定。它是不为人知的，路德维希普朗特是第一个来研究的一个杰夫考特用非圆截 面转子，这项工作在1918.年出版然而，dynamicist到头担心的不稳定是短暂的。此后不久，由Al金博尔证明是一个转 子内部阻尼表现（即阻尼转
6、子之间的组件）。这种反直观现象的解释是20世纪20年代初颇 令人费解的解释和最优先被考虑的。然后，基本法纽柯克和HD泰勒叙述了导致不稳定的非线性行为在轴承油楔，这被称为“石油鞭子。石油鞭的石油及其 前体，油膜涡动现象非线性作用引起的。其中突出的是那些由于交叉耦合刚度轴承和密封件 及蒸汽旋转，这也可能发生在燃气涡轮机.。在杰夫考特的分析模型中的磁盘不摆动。作为结果,角速度向量和角动量矢量是colinear 也没有陀螺力矩产生了。在1933年大卫史密斯获得令人惊讶的是简单的公式m的阈值，预 测超临界旋转速度随轴承刚度和不稳定的比率来外部到内部粘性。damping引述史密斯的 论文，轴承的刚度不对称
7、和阻尼相对速度总是比任何临界速度更高。对于阻尼公式，在斯蒂 芬克兰德尔独立40年后又得到了一些证明。渐渐地，Jeffcott旋翼模型,在其许多变化，更接近现实需要。d然而，没有足够接近。许 多实际转子，特别是那些正在为飞机燃气涡轮机的设计，没有一个合适的转子模型。一方面， 盘和轴之间的区别是模糊的，典型的是飞机燃气轮机。一个更普遍的建模技术是必要的，它 类似于通过对飞机机翼的动态分析。当然，Prohl的方法，设计了一个旋转的结构，而不是 一个静止的。总之，Prohl的和Myklestad的工作导致了更广泛的方法，现在被称为转移矩 阵法（TMM的）。对于转子TMM的仍然可行，事实上，它似乎仍然是
8、大多数工业的首选转 子动态分析方法。在现代，我认为第二次世界大战的分界线的早期阶段，转子动力学和可能被称为现代转 子动力学。我相信这是两个因素造成的。首先，有一个来自非英语国家的意识不断的进步， 如在俄罗斯，在捷克斯洛伐克，在德国，在克莱默，在日本山本，显然，第二次世界大战后, 转子动力学变成国际努力已经是由转子动力学委员会的机器和机制（IFToMM）理论国际联 合会成立公认的事实。在1982年开始，在罗马，东京，里昂，芝加哥，达姆施塔特和悉尼 召开了国际委员会。二是在解决方案的能力革命，从某种程度上来说，简化模式过渡到实际几何差不多。在 20世纪60年代，结构动力学和数字能力上的应用，计算机
9、的计算机代码的通用开发等促进 了一系列数值方法的贯通。这些代码与转子动力学初步应用是基于TMM的方法，但在20 世纪70年代又在基本算法的基础上，有限元法（FEM）成为了当时的梁为基础的模型解决 方案。现在，在21世纪初，转子dynamicists是结合有限元法和实体建模技术来产生，并 且模拟，容纳磁盘，灵活的柔性轴和弹性支承结构成一个单一的、块状、多维模型。结论。这篇简短的回顾，一直认为对旋转机械的最好的理解是通过理论和实践之间的相 互作用来实现。转子动力学不是唯一的，但是在这方面做了生动的例子，提供了一个不寻常 的数目。最近，分析和经验之间的平衡受到现代计算工具的出现的影响。恐怕有使用这些工 具的魅力取代实践的经验教训，我们应该明智地听取达拉尔兹的预测，优秀的工程师能从理 想模型，判断分析并影响各式各样的算法和计算机代码。参考文献：1,朗肯.关于在旋转轴的离心力，第一卷。2，蔡尔兹，博士，透平机械转子动力学，Wiley & Sons出版，第430，1993。
