軸頸高速旋轉時，油膜厚度隨楔形變化，但油的平均流速卻相對不變。由於油的不可壓縮性，多出的油將從軸承兩端流出，或者油膜的楔形按油的平均流速繞軸瓦中心運動。
油膜的楔形按油的平均流速帶動軸繞軸瓦中心運動的現象稱為油膜渦動，因其平均速度為軸頸圓周速度的一半，故又稱為半速渦動。
基本介紹
- 中文名：半速渦動
- 外文名：Half speed vortex
- 學科：數理科學
- 類型：力學術語
- 特點：頻率分量為轉速的一半或略低
- 產生特點：與潤滑油溫有明顯關係
簡介,主要特點,處理方法,相關研究,
簡介
油潤滑滑動軸承工作時，以薄的油膜支承軸頸。在軸瓦表面的油膜速度為零（軸瓦靜止），而在軸頸表面的油膜速度與軸頸表面相同（軸頸高速旋轉）。因此，不論在圓周上的任何剖面，油膜的平均速度均為軸頸圓周速度的一半。
軸頸高速旋轉時，油膜厚度隨楔形變化，但油的平均流速卻相對不變。由於油的不可壓縮性，多出的油將從軸承兩端流出，或者油膜的楔形按油的平均流速繞軸瓦中心運動。
油膜的楔形按油的平均流速帶動軸繞軸瓦中心運動的現象稱為油膜渦動，因其平均速度為軸頸圓周速度的一半，故又稱為半速渦動。
主要特點
半速渦動的主要特點有:
1、半速渦動出現時其頻率分量為轉速的一半或略低;
2、半速渦動與轉速有直接關係，轉子轉速到達失穩轉速後，振幅會突然增加;但當轉速下降時，振幅不會立即下降，而是繼續下降到某一數值時，振幅會突然降低而消失;
3、半速渦動的出現與潤滑油溫有明顯關係。
處理方法
一般所採取的處理方法有:
1、降低轉子的擾動力;
2、增加軸承的載荷;
3、對於圓筒瓦的結構容易造成失穩，可以減少軸瓦頂隙，擴大側隙，使圓筒瓦向穩定性較好的橢圓瓦方向靠;
4、增加軸承的比壓;
5、降低潤滑油的粘度(一般通過增加油溫)等。
相關研究
在轉子一液體動壓軸承系統中，油膜渦動和油膜振盪為與流體有關的轉子不穩定性現象，通稱為油膜失穩。長期以來，學者們一直努力尋求油膜渦動和油膜振盪現象的產生機理。在旋轉機械的現場測試和模型實驗中油膜渦動和油膜振盪被工程師和研究者加以報導，概括出了這兩種轉子自激振動現象的基本特徵。
陳策等在求解雷諾方程的基礎上，得到有限長徑向軸承的油膜壓力分布的表達式。根據這個表達式，通過一個算例證明了半速渦動的存在性，給出了半速渦動出現的時刻，隨著渦動速度變化導致的動態油膜壓力分布變化的三個典型階段的特徵。積分油膜壓力分布得到油膜力解析表達式。建立軸承流固禍合的平衡方程，使用這個方程定性解析了半速渦動的機理，給出了油膜半速渦動轉速的區間性質。這一結論與科爾(Cole)和休斯(Huges)的實驗結論定性一致。最後通過一個試驗定性解釋了油膜渦動和油膜振盪的機理，以及油膜振盪的滯後現象。
主要結論如下：
（1）針對軸承流固藕合作用產生軸頸渦動現象的機理研究，進一步探討了油膜渦動及半速渦動的行為特徵。結合動態油膜壓力分布規律分析，給出了油膜渦動速變化對油膜壓力分布影響的3個典型區域，並且在這三個區域裡完成了收斂油楔的正壓與發散油楔的負壓之間壓力波形的轉變。尤其是在失穩過渡區，存在一個正壓周期向負壓周期波形過渡的壓力分布規律，同時內涵一個油膜2倍周期壓力分布的過渡波形，並且過渡區的壓力分布規律非對稱於一半角速度的渦動轉速曲線。
（2）軸頸渦動頻率由承載衰減區至承載失穩區的變化，實質上是液固藕合運動的結果導致動態油膜力大小及作用方向的改變，並以半速渦動轉速為過渡點。同時也給出了半速渦動大於一半角速度的計算結果。
（3）根據滑動軸承動態油膜力的解析表達式，分析了油膜力渦動與載荷的非線性特徵，論證了油膜半速渦狀態油膜力主要呈現的振動特性。並且軸頸正向渦動效果始終是削弱軸頸旋轉效應對油膜力作用的影響，反向渦動的效果則相反。
（4）根據動態油膜承載能力與載荷的平衡原理以及非線性禍合振動頻率的分析方程，結合典型油膜振盪現象的實例，分析了油膜渦動與轉子臨界固有頻率相互作用藕合性質，合理解釋油膜振盪現象及軸承流固禍合作用的非線性動力學行為，進一步揭示了軸承油膜渦動、振盪及失穩現象產生的機理。
