轴的振动

出处：按学科分类—工业技术 北京出版社《现代综合机械设计手册中》第1089页（1101字）

轴的振动可分为横向振动(弯曲振动)、扭转振动和纵向振动，其中最常见的是横向振动。振动将产生噪声、增加动载荷，严重时会使机器损坏。

当轴的转速n到达一定值时，轴将产生强烈振动，称其为共振。引起共振的转速，称为临界转速。轴的临界转速，在数值上与轴横向振动的固有顷率相同。在理论上，同一根轴有无限多个临界转速，按其数值由小到大分别称为第一临界转速n_c1、第二临界转速n_c2……。但在一般机器中，工作转速达到第二临界转速的轴极少。

为了避免共振，轴的工作转速n不得与任何一阶临界转速相接近，也不可与第一临界转速n_c1互为简单的倍数。工作转速n≤n_c1的轴称为刚性轴；n＞n_c1的轴称为挠性轴。一般机器的轴多数为刚性轴，但是对于某些转速很高(如离心机、汽轮机)的轴，如果设计成刚性轴，则轴的直径可能过大，导致结构笨重，此时可设计成挠性轴。

对于转速n＞3000r／min、跨度大、刚性小或外伸端较长的轴，或n＞5000r／min、刚性较强的轴，通常必须验算其临界转速。各种支承形式的轴(简化为梁)，其临界角速度见表4．6-1．6。多圆盘轴的第一临界转速n_c1，可按下式近似计算：

表4．6-16 轴的临界角速度ω_c rad／s

式中 n_s为轴上不装圆盘时的临界转速；n₀₁、n₀₂……n_0n分别为轴上只装一个圆盘m₁或m₂或……m_n而不计入轴自重时的第一临界转速。

对于刚性轴，应使其工作转速满足n＜0．85n_c1，挠性轴应满足1．15n_c1＜n＜0．85n_c2。如果计算出的临界转速偏低，则可通过提高轴的刚度或减轻轴的重量等方法来提高轴的临界转速。关于轴的支座形式的确定，若滑动轴承的长度大于或等于轴颈的两倍，可视为固定支座；短滑动轴承及滚动轴承，可视为铰链支座。

精确计算阶梯轴的临界转速比较复杂，因而通常采用近似计算法，将阶梯轴视为当量直径为的光轴，然后计算此光轴的临界转速。当量直径可按下式计算：

式中为阶梯轴第i段轴的直径(mm)；为阶梯轴第i段的长度(mm)；a为经验修正系数(阶梯轴最大一段直径的长度超过轴全长的50%时取a=1，一般情况取a=1．07。