高速有质量偏心的轴承-转子系统瞬态热效应的研究

富彦丽

（上海应用技术大学 机械工程学院, 上海 200235）

轴承-转子系统的运行稳定性问题一直是转子动力学研究的重要课题之一。20 世纪90 年代，学者们应用非线性转子动力学法研究轴承-转子系统的稳定性[1-3]，这种方法可以解释各种非线性现象，但是不能把复杂的温度变化考虑在计算模型内，因而得到的轴心轨迹与实际有着差别。到了21 世纪，各种计算机辅助工程(computer aided engineering，CAE)分析软件开始出现，并开始应用在轴承-转子系统的稳定性分析中[4-8]，但其也未能准确模拟真实工况下的轴承-转子系统的运行情况。随着计算机技术的继续发展，仿真法开始应用于轴承-转子系统的稳定性研究中[9-10]，仿真法虽然不能对非线性现象做出物理解释，但是能够将温度和压力对润滑油黏度的影响、轴瓦和轴的热变形及受力变形等因素考虑在内，精确地模拟分析转子的轴心轨迹，而且能够考察这些因素对转子轴心轨迹的影响，为工程实际中的轴承-转子系统设计提供相对准确的理论支撑。

本文将用仿真法研究在考虑油膜三维瞬态温度场和轴瓦三维瞬态热传导的情况下有质量偏心的转子运动情况，并和只考虑二维绝热温度场的结果相比较，来说明考虑更全面的因素，建立更全面数学模型的必要性。随着转速的提高，对仿真算法收敛稳定性的要求也提高，在高速下考虑这么全面的因素分析轴承-转子系统稳定性十分困难，本文通过改进Newton-Raphson 算法同时求解雷诺方程和运动方程，来解决高转速下仿真算法难收敛的问题。……