在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，各種精密的機(jī)械設(shè)備在復(fù)雜的環(huán)境中協(xié)同運(yùn)作，為我們創(chuàng)造出巨大的價(jià)值。在這些設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行背后，潤(rùn)滑油所形成的油膜起著至關(guān)重要的作用。然而，一種被稱(chēng)為“油膜失穩(wěn)”的現(xiàn)象，如同隱形殺手，隨時(shí)可能給設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)嚴(yán)重威脅。什么是油膜失穩(wěn)在正常情況下，潤(rùn)滑油在軸頸與軸承之間形成一層連續(xù)且穩(wěn)定的油膜，這層油膜的主要作用是產(chǎn)生向上的力頂起整個(gè)轉(zhuǎn)子，不僅能夠減少軸頸與軸承之間的摩擦，降低磨損，還能起到緩沖和減振的作用，確保設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性。與此同時(shí)，油膜還會(huì)產(chǎn)生另外兩種力，一種是作用到軸頸上促使軸頸連同轉(zhuǎn)子做失穩(wěn)渦動(dòng)的促渦力；另一種是抑制轉(zhuǎn)子做這種失穩(wěn)渦動(dòng)的阻尼力。轉(zhuǎn)子是否渦動(dòng)，取決于這兩種力的大小。為提高穩(wěn)定性，則希望油膜產(chǎn)生的促渦力小，甚至為零；而阻尼力則是越大越好。當(dāng)油膜中的促渦力大于油膜和系統(tǒng)其他部分提供的阻尼力時(shí)，沒(méi)有足夠的阻尼力來(lái)抑制轉(zhuǎn)子渦動(dòng)，振動(dòng)則發(fā)生失穩(wěn)。油膜失穩(wěn)的機(jī)理軸承油膜失穩(wěn)有兩種形式：如果失穩(wěn)的振動(dòng)頻率是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之半，稱(chēng)之為油膜渦動(dòng)；如果振動(dòng)頻率是轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速，稱(chēng)之為油膜振蕩。油膜渦動(dòng)和油膜振蕩是整個(gè)失穩(wěn)發(fā)展過(guò)程中的先后兩個(gè)階段，油膜渦動(dòng)是振幅有限，較溫和的失穩(wěn)，油膜振蕩是大振幅的，劇烈的失穩(wěn)。對(duì)一個(gè)具體轉(zhuǎn)子軸系，可以只出現(xiàn)油膜渦動(dòng)而不出現(xiàn)油膜振蕩；也可以在油膜振蕩之前不發(fā)生油膜渦動(dòng)。油膜振蕩時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的數(shù)百分之一通過(guò)油膜傳遞給轉(zhuǎn)子，使其以轉(zhuǎn)子的最低階固有頻率做大幅度振動(dòng)，幅值之大遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通常轉(zhuǎn)子過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)值以致將油膜壓縮到了非線性區(qū)的極限狀態(tài)。從動(dòng)力學(xué)角度，軸承油膜的動(dòng)特性可以用通常的力學(xué)元件:彈簧和阻尼器來(lái)代替，如圖1所示，彈簧剛度系數(shù)用四個(gè)量表征，剛度系數(shù)代表了軸頸發(fā)生單位位移擾動(dòng)引起的力的增量；阻尼系數(shù)表征軸頸單位速度擾動(dòng)引起的力的增量。在這些系數(shù)中，主剛度控制著軸頸在X方向和Y方向的振動(dòng)，交叉剛度決定了促渦力的大小，直接阻是阻尼力的來(lái)源。理論上，對(duì)于一個(gè)具體的滑動(dòng)軸承，小或大，意味著該軸承穩(wěn)定性能好。圖1

軸承油膜的四個(gè)剛度與四個(gè)阻尼系數(shù)油膜失穩(wěn)的影響因素旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定性主要取決于下列兩點(diǎn)：1.軸承形式和幾何參數(shù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械滑動(dòng)軸承按結(jié)構(gòu)可分為固定瓦和可傾瓦兩大類(lèi)。固定瓦最基本的形式是圓柱軸承，由此派生出橢圓、三油楔、多油葉、具有軸向或周向溝槽等多種形式的固定瓦輪承。不同形式的軸承或同一種形式但幾何參數(shù)不同的軸承，油膜的動(dòng)特性不相同?？蓛A瓦軸承是瓦塊能夠活動(dòng)傾斜的軸承，瓦塊可以有不同的數(shù)量，如圖2所示，常有四瓦塊、上二下三的五瓦塊、上三下二的五瓦塊、六瓦塊四種；一般情況，瓦塊沿過(guò)軸承中心的垂線對(duì)稱(chēng)排列，如其中一個(gè)下瓦塊的支點(diǎn)通過(guò)垂線，這種排列形式稱(chēng)作LOF型(瓦上型)，如沒(méi)有一個(gè)下瓦塊的支點(diǎn)通過(guò)垂線，稱(chēng)作LBP型(瓦間型)。還經(jīng)常有固定瓦和可傾瓦混合形式的軸承，上瓦塊采用固定瓦，下瓦塊為兩可傾瓦塊或三可傾瓦塊。不同形式的可傾瓦軸承和不同的幾何參數(shù)，同樣有不同的動(dòng)特性，總體上看，可傾瓦軸承的穩(wěn)定性要優(yōu)于固定瓦軸承。圖2發(fā)電設(shè)備旋轉(zhuǎn)機(jī)械常用滑動(dòng)軸承形式2.軸頸在軸承中的工作位置軸承油膜的動(dòng)特性是無(wú)量綱承載系數(shù)ξ的函數(shù)，也可以看作是軸頸中心（工作點(diǎn)）到軸承幾何中心偏心率的函數(shù)：ξ=W?2/(2μuL)上式的任何一個(gè)因子的變化都會(huì)影響到油膜的動(dòng)特性，進(jìn)而影響到穩(wěn)定性。另一方面，機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)選用的軸頸工作點(diǎn)還會(huì)因制造加工精度、現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)的剛度、安裝時(shí)中心標(biāo)高和運(yùn)行參數(shù)等條件而出現(xiàn)差異，這些方面同樣會(huì)影響到機(jī)組轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性。來(lái)自軸承油膜力、工質(zhì)流體力、轉(zhuǎn)子的內(nèi)摩擦力等這些擾動(dòng)力是否能夠激起軸系失穩(wěn)，除了取決于這些力本身的量值，還取決于相關(guān)因素。如滑動(dòng)軸承的油膜力造成的失穩(wěn)，除取決于交叉剛度和轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的阻尼力，還和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速之比有關(guān)，從而造成了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題分析判斷的復(fù)雜化和處理措施的多樣性。軸系各轉(zhuǎn)子之間的對(duì)中狀況間接地影響到穩(wěn)定性。不對(duì)中所能產(chǎn)生的兩倍頻振動(dòng)和穩(wěn)定性無(wú)關(guān)，但不對(duì)中可能造成軸承負(fù)荷脫空而出現(xiàn)以低頻渦動(dòng)為征兆的失穩(wěn)。這種情況在多支撐的機(jī)組軸系中時(shí)有發(fā)生。由于基礎(chǔ)的變形、不均沉降、軸承座的熱膨脹等原因，能夠造成相鄰兩個(gè)軸承中的一個(gè)不再承受負(fù)荷，甚至原本對(duì)軸頸產(chǎn)生向上作用的油膜力改為方向朝下，同時(shí)相鄰的另一個(gè)軸承承載增大。

從穩(wěn)定性角度看，減小軸承之間的跨距，增加轉(zhuǎn)子的剛性提升轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速，對(duì)提高穩(wěn)定性有利。軸承油膜失穩(wěn)的特征及判斷方法軸承油膜失穩(wěn)的特征1.低頻振動(dòng)l油膜失穩(wěn)最典型的特征是出現(xiàn)低頻振動(dòng)。當(dāng)油膜失穩(wěn)發(fā)生時(shí)，振動(dòng)頻率通常在軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的0.4-0.5倍左右。例如，對(duì)于一個(gè)轉(zhuǎn)速為3000r/min（即50Hz）的軸，油膜失穩(wěn)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)20-25Hz左右的低頻振動(dòng)。這是因?yàn)橛湍u動(dòng)等失穩(wěn)現(xiàn)象的頻率與軸的轉(zhuǎn)速存在一定的比例關(guān)系。l低頻振動(dòng)的幅值會(huì)逐漸增大。開(kāi)始時(shí)可能只是輕微的振動(dòng)，隨著油膜失穩(wěn)情況的加劇，振動(dòng)幅值會(huì)明顯上升，可能從最初的幾微米增加到幾十微米甚至更大，這會(huì)對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響，如引起設(shè)備部件的疲勞損壞等。2.振動(dòng)不規(guī)則性l油膜失穩(wěn)時(shí)的振動(dòng)不像正常運(yùn)行時(shí)那樣規(guī)則。正常情況下，設(shè)備的振動(dòng)可能相對(duì)穩(wěn)定，具有一定的周期性。但在油膜失穩(wěn)后，振動(dòng)的幅值和頻率可能會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，呈現(xiàn)出一種不穩(wěn)定的狀態(tài)。例如，振動(dòng)幅值可能在某一時(shí)間段內(nèi)快速增大，然后又有所減小，之后又再次增大，同時(shí)振動(dòng)頻率也可能隨之變化?？偨Y(jié)油膜失穩(wěn)是一個(gè)復(fù)雜且影響深遠(yuǎn)的問(wèn)題，它關(guān)系到設(shè)備的可靠性、生產(chǎn)的連續(xù)性以及企業(yè)的