临界转速理论基础
《制药工程学》：名词解释和单项选择题复习资料
《制药⼯程学》：名词解释和单项选择题复习资料《制药⼯程学》:名词解释和单项选择题复习资料⼀、名词解释:1. 项⽬建议书：是法⼈单位根据国民经济和社会发展的长远规划、⾏业规划、地区规划，并结合⾃然资源、市场需求和现有的⽣产⼒分布等情况，在进⾏初步的⼴泛的调查研究的基础上，向国家、省、市有关主管部门推荐项⽬时提出的报告书。
2. 设计任务书：⼀般由建设单位的主管部门组织有关单位编制，也可委托设计、咨询单位或⽣产企业(改、扩建项⽬)编制。
设计任务书是确定⼯程项⽬和建设⽅案的基本⽂件，是设计⼯作的指令性⽂件，也是编制设计⽂件的主要依据。
3. 风玫瑰图：是当地⽓象部门根据多年的风向观测资料，将各个⽅向的风向频率按⽐例和⽅位标绘在直⾓坐标系中，并⽤直线将各相邻⽅向的端点连接起来，构成⼀个形似玫瑰花的闭合折线。
风玫瑰图表⽰⼀个地区的风向和风向频率。
4. ⼚区利⽤系数：是反映⼚区场地有效利⽤率⾼低的指标。
制药企业的⼚区利⽤系数⼀般为60～70%。
5. 绿地率：是药⼚总平⾯设计中不可缺少的重要技术经济指标。
6. 空⽓吹淋室：是⼀种可强制吹除附着于⼯作⼈员⾐服上的尘粒的⼩室设备，⼜称空⽓风淋室，常设于洁净室的⼊⼝处。
可分为⼩室吹淋室和通道式吹淋室，前者⼜可分为喷嘴型吹淋室和条缝型吹淋室。
7. 缓冲室：是按相邻⾼等级洁净室的等级设计、体积不⼩于6m3的⼩室，其内设有洁净空⽓输送设备。
8. ⽓闸室：是设置于洁净室⼊⼝处的⼩室。
也可理解为设置于两个或两个以上房间之间的具有两扇或两扇以上门的密封空间。
9. 防爆车间：⼜称为甲类⼚房，其⼚房应是单层的，内部不能有死⾓，以防爆炸性⽓体或粉尘的积累。
10. 柱⽹：⼚房建筑的承重柱在平⾯中排列所形成的⽹格。
11. 跨度：相邻纵向定位轴线间的距离。
12. 柱距：横向定位轴线间的距离。
13. ⽣产车间：是⼚内⽣产成品或半成品的主要⼯序部门。
可以是多品种共⽤，也可以为⽣产某⼀产品⽽专门设置。
临界转速的计算资料
一、临界转速分析的目的临界转速分析的主要目的在于确定转子支撑系统的临界转速，并按照经验或有关的技术规定，将这些临界转速调整，使其适当的远离机械的工作转速，以得到可靠的设计。
例如设计地面旋转机械时，如果工作转速低于其一阶临界转速Nc1，应使N<0.75Nc1, 如果工作转速高于一阶临界转速，应使 1.4Nck<N<0.7Nck+1,而对于航空涡轮发动机，习惯做法是使其最大工作转速偏离转子一阶临界转速的10~20%。
二、选择临界转速计算方法要较为准确的确定出转子支撑系统的临界转速，必须注意以下两点1.所选择的计算方法的数学模型和边界条件要尽可能的符合系统的实际情况。
2.原始数据的（系统支撑的刚度系数和阻尼系数）准确度，也是影响计算结果准确度的重要因素。
3.适当的考虑计算速度，随着转子支撑系统的日益复杂，临界转速的计算工作量越来越大，因此选择计算方法的效率也是需要考虑的重要因素。
三、常用的计算方法2.Prohl-Myklestad莫克来斯塔德法传递矩阵法基本原理：传递矩阵法的基本原理是，去不同的转速值，从转子支撑系统的一端开始，循环进行各轴段截面状态参数的逐段推算，直到满足另一端的边界条件。
优点：对于多支撑多元盘的转子系统，通过其特征值问题或通过建立运动微分方程的方法求解系统的临界转速和不平衡响应，矩阵的维数随着系统的自由度的增加而增加，计算量往往较大：采用传递矩阵法的优点是矩阵的维数不随系统的自由度的增加而增大，且各阶临界转速计算方法相同，便于程序实现，所需存储单元少，这就使得传递矩阵法成为解决转子动力学问题的一个快速而有效的方法。
缺点：求解高速大型转子的动力学问题时，有可能出现数值不稳定现象。
今年来提出的Riccati 传递矩阵法，保留传递矩阵的所有优点，而且在数值上比较稳定，计算精度高，是一种比较理想的方法，但目前还没有普遍推广。
轴段划分：首先根据支撑系统中刚性支撑（轴承）的个数划分跨度。
临界转速理论基础
临界转速理论基础一、临界转速定义临界转速就是透平机组转速与透平机转子自振频率相重合时的转速，此时便会引起共振，结果导致机组轴系振动幅度加大，机组振动加剧，长时间在这种临界转速下运转，就会造成破坏事故的发生。
由于转子因材料、制造工艺的误差、受热弯曲等多种因素，转子各微段的质心一般对回转轴线有微小偏离。
转子旋转时，由上述偏离造成的离心力会使转子产生横向振动，在工作过程中不可避免的产生振动现象。
这种振动在某些转速上显得异常强烈，这些转速称为临界转速。
转子的振动幅值（扰度、离心力）将随着转速的升高而增大，当转速继续升高而振动幅值出现下降且稳定在某一振动幅值范围之内，我们称转子系统此时发生了共振现象（批注：转子的振动幅值（扰度、离心力）将随着转速的升高而增大，当转速继续升高而振动幅值出现下降，继续升高下降）。
我们把振动幅值出现极大值时对应的转速称为转子系统的临界转速，这个转速等于转子的固有频率。
当转子速度继续升高，振动幅值再次出现极大值时，该振动幅值对应的转速称为二阶临界转速，以此类推我们可以定义转子的三阶临界转速,四阶临界转速。
但是实际中由于支承刚度、轴系受力等情况，转子临界转速会与定义值有一定的偏差，比如转轴受到拉力时，临界转速会提高；转轴受到压力时，临界转速会下降。
转子的临界转速一般通过求解其振动频率来得到。
转子的固有频率除了与转子结构（和支承结构）参数有关外，它还随转子涡动转速和转子自转转速的变化而变化。
在不平衡力驱动下，转子一般作正向同步涡动，当转子涡动频率等于转子振动频率时，转子出现共振，相应振动频率下的转速就称为该转子的临界转速。
转子的固有频率除了与转子结构（和支承结构）参数有关外，它还随转子涡动转速和转子自转转速的变化而变化。
为确保机器在工作转速范围内不致发生共振，临界转速应适当偏离工作转速10%以上。
临界转速的研究对于旋转机械很重要。
在旋转机械中，由于振动而引起很多故障甚至事故，造成了财力物力的损失。
临界转速理论基础
临界转速理论基础一、临界转速定义临界转速就是透平机组转速与透平机转子自振频率相重合时的转速，此时便会引起共振，结果导致机组轴系振动幅度加大，机组振动加剧，长时间在这种临界转速下运转，就会造成破坏事故的发生。
由于转子因材料、制造工艺的误差、受热弯曲等多种因素，转子各微段的质心一般对回转轴线有微小偏离。
转子旋转时，由上述偏离造成的离心力会使转子产生横向振动，在工作过程中不可避免的产生振动现象。
这种振动在某些转速上显得异常强烈，这些转速称为临界转速。
转子的振动幅值（扰度、离心力）将随着转速的升高而增大，当转速继续升高而振动幅值出现下降且稳定在某一振动幅值范围之内，我们称转子系统此时发生了共振现象（批注：转子的振动幅值（扰度、离心力）将随着转速的升高而增大，当转速继续升高而振动幅值出现下降，继续升高下降）。
我们把振动幅值出现极大值时对应的转速称为转子系统的临界转速，这个转速等于转子的固有频率。
当转子速度继续升高，振动幅值再次出现极大值时，该振动幅值对应的转速称为二阶临界转速，以此类推我们可以定义转子的三阶临界转速,四阶临界转速。
但是实际中由于支承刚度、轴系受力等情况，转子临界转速会与定义值有一定的偏差，比如转轴受到拉力时，临界转速会提高；转轴受到压力时，临界转速会下降。
转子的临界转速一般通过求解其振动频率来得到。
转子的固有频率除了与转子结构（和支承结构）参数有关外，它还随转子涡动转速和转子自转转速的变化而变化。
在不平衡力驱动下，转子一般作正向同步涡动，当转子涡动频率等于转子振动频率时，转子出现共振，相应振动频率下的转速就称为该转子的临界转速。
转子的固有频率除了与转子结构（和支承结构）参数有关外，它还随转子涡动转速和转子自转转速的变化而变化。
为确保机器在工作转速范围内不致发生共振，临界转速应适当偏离工作转速10%以上。
临界转速的研究对于旋转机械很重要。
在旋转机械中，由于振动而引起很多故障甚至事故，造成了财力物力的损失。
临界转速
转子的振幅随转速的增大而增大，到某一转速时振幅达到最大值，超过这一转速后振幅随转速增大逐渐减少，且稳定于某一范围内，这一转子振幅最大的转速称为转子的临界转速。
旋转机械转子的工作转速接近其横向振动的固有频率而产生共振的特征转速。
汽轮机、压缩机和磨床等高速旋转机械的转子，由于制造和装配不当产生的偏心以及油膜和支承的反力等原因,运行中会发生弓状回旋。
当转速接近临界转速时，挠曲量显著增加，引起支座剧烈振动,形成共振,甚至波及整个机组和厂房，造成破坏性事故。
转子横向振动的固有频率有多阶,故相应的临界转速也有多阶,按数值由小到大分别记为n c1,n c2,…n ck…等。
有工程实际意义的是较低的前几阶。
任何转子都不允许在临界转速下工作。
对于工作转速n低于其一阶临界转速的刚性转子,要求n＜0.75n c1；对于工作转速n高于其一阶临界转速的柔性转子，要求 1.4n ck＜n＜0.7n ck+1。
限元法利用电子计算机计算各阶临界转速。
对于已经制造出的转子，可用各种〖HTK〗激励法实测其各阶横向振动固有频率，进而确定各阶临界转速，为避免事故、改进设计提供依据。
因此,旋转机械在设计和使用中,必须设法使工作转速避开各阶临界转速。
临界转速的数值与转子的材料、几何形状、尺寸、结构形式、支承情况和工作环境等因素有关。
计算转子临界转速的精确值很复杂，需要同时考虑全部影响因素，在工程实际中常采用近似计算法或实测法来确定。
对于在图纸设计阶段的转子，可用分解代换法、当量直径法或图解法估算其一阶临界转速，也可用传递矩阵法或有振动物体离开平衡位置的最大距离叫振动的振幅。
振幅在数值上等于最大位移的大小。
振幅是标量，单位用米或厘米表示。
振幅的物理意义，振幅描述了物体振动幅度的大小和振动的强弱。
发音体振动的位移幅度，振幅大小同发音受到的外力大小有关，振幅的大小决定声音的强弱。
→如果您认为本词条还有待完善次同步谐振是指汽轮机发电机组轴系振荡和发电机电气系统的电气振荡之间，通过发电机转子气隙中电气转矩的耦合作用而形成的整个机网系统的共振行为。
临界转速
在工程上，我们也把对应于转子一阶横向固有频率的转速称为临界转速。
当代的大型转动机械，为了提高单位体积的做功能力，一般均将转动部件做成高速运转的柔性转子(工作转速高于其固有频率对应的转速)，采用滑动轴承支撑。
由于滑动轴承具有弹性和阻尼，因此，它的作用远不止是作为转子的承载元件，而且已成为转子动力系统的一部分。
在考虑到滑动轴承的作用后，转子——轴承系统的固有振动、强迫振动和稳定特性就和单个振动体不同了。
柔性转子的临界转速由于柔性转子在高于其固有频率的转速下工作，所以在起、停车过程中，它必定要通过固有频率这个位置。
此时机组将因共振而发生强烈的振动，而在低于或高于固有频率转速下运转时，机组的振动是一般的强迫振动，幅值都不会太大，共振点是一个临界点。
故此，机组发生共振时的转速也被称之为临界转速。
转子的临界转速往往不止一个，它与系统的自由度数目有关。
实际情况表明：带有一个转子的轴系，可简化成具有一个自由度的弹性系统，有一个临界转速；转轴上带有二个转子，可简化成二个自由度系统，对应有二个临界转速，依次类推。
其中转速最小的那个临界转速称为一阶临界转速nc1，比之大的依次叫做二阶临界转速nc2、三阶临界转速nc3。
工程上有实际意义的主要是前几阶，过高的临界转速已超出了转子可达的工作转速范围。
临界转速的变动为了保证大机组能够安全平稳的运转，轴系转速应处于该轴系各临界转速的一定范围之外，一般要求：刚性转子 n<0.75 nc1 柔性转子 1.4 nc1 < n <0.7 nc2式中，nc1、nc2分别为轴系的一阶、二阶临界转速。
机组的临界转速可由产品样本查到或在起停车过程中由振动测试获取。
需指出的是，样本提供的临界转速和机组实际的临界转速可能不同，因为系统的固有频率受到种种因素影响会发生改变。
一般地说，一台给定的设备，除非受到损坏，其结构不会有太大的变化，因而其质量分布、轴系刚度系数都是固定的，其固有频率也应是一定的。
微电机临界转速计算方法研究
（ 段 和轴 段上 安 装 零件 的重 力 ） 轴 的不 同 ， 型简 化 模
２Ｃ ａ ｇ ｈ ｎＩｓｕ ｕ ｅ ｆ ｐ ｉ ，Ｆｉ ｃ ａ ｉ ｎ ｈ ｓ ｓ ｈ ｅ ｅ ａ ｅ ｆ ｃｅ ｃ ， Ｃ ａ ｇ ｈ ｎ１ ０ ２ ） ． ｈ ｎ ｃ ｕ ｔ ｉ ｔ ｏ ｔ ｓ ｎ ｔ Ｏ ｃ ｎ Ｍｅ ｈ ｎｃ ａ ｄ ｙ ｉ ，Ｃ ｉ ｓ ｄ ｍｙ ｉ ｅ ｅ ｓ Ｐ ｃ ｎ Ａｃ ｏＳ ｎ ｈ ｎ ｃ ｕ ３ ０ ２
中 ， 了 改 善 电机 性 能 ， 为 工程 师经 常会 更 改 电 机 的 尺寸 ， 比如 轴 的 直 径 ， 线 直 径 或 者 轴 承 间距 等 。 绕 这 些 更 改 将 不 可 避 免 遇 到结 构 改 变 后 微 型 电 机 的
收稿 日期 ：２ １－ ８ ２ ０ １ ０－ ５ 作者简介 ：韩旭 （９ ４ ，男 ，博士 ，讲师 ，主要从事光学仪器热光学 和家用电器Ｎ １７ 一） ＶＨ研究 ，Ｅ ｍ ｉ — ｌ
所 谓 的 回转 体 临界 转 速 是 指某 些 特 定 的转 速 ，
设 计转 速 是否 与它 的临界转 速相 近 的 问题 。
当 回转 体 在 这些 转 速 回其 附近 运转 时 ， 身 将 出现 本
很 大变 形 并 作 弓状 回旋 ， 引起 支承 及 整个 机 械 的剧
转 子 临 界 转 速 的计 算 方 法 和 实验 研 究 已经 有
Ｖ 电机临界转速计算方 法研 究
临界转速计算公式
临界转速计算公式
临界转速是指转子旋转时达到的最高转速，超过此转速会引起转
子失稳和振动，对运行安全和设备寿命产生威胁。
因此，正确计算临
界转速具有重要意义。
临界转速计算公式是通过分析转子结构和材料特性，综合考虑离
心力和刚度等因素得出的。
一般采用下列公式计算：
n_c = K * sqrt((E*I)/(m*L^3))
其中，n_c为临界转速，K为常数，E为转子材料的弹性模量，I
为转子截面惯性矩，m为转子质量，L为转子长度。
在计算时，需对转子结构和材料特性进行详细分析，确定K值，
计算出转子质量和长度，以及转子截面惯性矩等参数，进行代入计算。
临界转速计算是提高转子转速性能和安全性的重要手段。
对于已
经运行的设备，可以通过计算临界转速来查看其安全性，确定转速上
限并采取相应措施。
对于新设计的设备，临界转速计算则是制定设计
方案的重要依据之一。
此外，对于不同类型的转子，其临界转速计算
方法也有所不同，需根据具体情况确定计算公式和参数。
综上所述，临界转速计算是机械工程师必备的技能之一，对于提
高设备运行性能和延长寿命具有重要意义。
在实际工作中，需结合工
程实际，综合考虑各种因素，确定准确的临界转速，并采取相应措施，保障设备安全和稳定运行。
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临界转速理论基础
一、临界转速定义
临界转速就是透平机组转速与透平机转子自振频率相重合时的转速，此时便会引起共振，结果导致机组轴系振动幅度加大，机组振动加剧，长时间在这种临界转速下运转，就会造成破坏事故的发生。
由于转子因材料、制造工艺的误差、受热弯曲等多种因素，转子各微段的质心一般对回转轴线有微小偏离。
转子旋转时，由上述偏离造成的离心力会使转子产生横向振动，在工作过程中不可避免的产生振动现象。
这种振动在某些转速上显得异常强烈，这些转速称为临界转速。
转子的振动幅值（扰度、离心力）将随着转速的升高而增大，当转速继续升高而振动幅值出现下降且稳定在某一振动幅值范围之内，我们称转子系统此时发生了共振现象（批注：转子的振动幅值（扰度、离心力）将随着转速的升高而增大，当转速继续升高而振动幅值出现下降，继续升高下降）。
我们把振动幅值出现极大值时对应的转速称为转子系统的临界转速，这个转速等于转子的固有频率。
当转子速度继续升高，振动幅值再次出现极大值时，该振动幅值对应的转速称为二阶临界转速，以此类推我们可以定义转子的三阶临界转速,四阶临界转速。
但是实际中由于支承刚度、轴系受力等情况，转子临界转速会与定义值有一定的偏差，比如转轴受到拉力时，临界转速会提高；转轴受到压力时，临界转速会下降。
转子的临界转速一般通过求解其振动频率来得到。
转子的固有频率除了与转子结构（和支承结构）参数有关外，它还随转子涡动转速和转子自转转速的变化而变化。
在不平衡力驱动下，转子一般作正向同步涡动，当转子涡动频率等于转子振动频率时，转子出现共振，相应振动频率下的转速就称为该转子的临界转速。
转子的固有频率除了与转子结构（和支承结构）参数有关外，它还随转子涡动转速和转子自转转速的变化而变化。
为确保机器在工作转速范围内不致发生共振，临界转速应适当偏离工作转速10%以上。
临界转速的研究对于旋转机械很重要。
在旋转机械中，由于振动而引起很多故障甚至事故，造成了财力物力的损失。
有效预防、及时发现、有效解决振动原因能够显著提高设备的运行安全性、可靠性并减少维修费用，带来巨大的经济和社会效益。
引起旋转机械振动的原因很多，但是运行在临界转速下的转轴产生的振动破坏性最大。
在运行中，要尽快通过临界转速，动力学特性研究指出，转子在越过临界转速后会自动定心，因而可以稳定运转。
二、临界转速的分析
根据临界转速的定义可以看出，质心的偏移是临界转速产生的原因。
当回转体在临界转速或其附近运行时，本身将出现很大变形并作弓状回旋，引起支承及整个机械的剧烈振动，甚至造成轴承和回转体的破坏，而当转速在这些特定转速的一定范围之外时，运转即趋于平稳。
以图2-1所示竖立单圆盘转轴为例分析临界转速。
轴的重量忽略不计，只考虑圆盘的质量m，轴系的刚度为k，而阻尼可忽略，圆盘的几何中心为O，重心为G，偏心距e = O’G。
当轴静止时，其轴心线与铅垂线AB 重合；当轴以角速度ω 旋转时，偏心质量将产生离心惯性力2meω，使轴弯曲而到达AO’B的位置，其振幅为OO’。
由图2-1可见，在临界转速下运动时，轴系作两种运动：一种是圆盘绕几何中心的转动；一种是弯曲了的轴AO’B 绕铅锤线AOB的转动，轴的变形呈弓状，因而称为弓状回旋。
弓状回旋与轴系的横向振动不同。
横向振动时，轴因反复弯曲而产生交变拉压应力；弓状回旋时，轴内不产生或仅产生频率远低于轴转频率的交变拉压应力，但离心惯性力对轴系施加频率等于轴自转频率的交变作用力而使系统发生振动。
当不考虑回转效应和工作环境等因素时，回转体的临界转速在数值上与其横向振动的固有频率相同。
设某回转体的临界转速为
n c（r/min），其横向振动的固有频率为ωn（rad/s），则有：
n c =（30/π）×ωn
公式表明，凡是能够求出回转体横向振动固有频率的方法，都能用于求解回转体的临界转速。
结论：
第一，回转体在临界转速附近运转时出现的剧烈振动，是一种由不平衡离心惯性力引起的共振现象；
第二，临界转速的大小与轴系偏心量e无关，当不考虑回转效应和工作环境等因素时，回转体的临界转速在数值上与其横向自由振动的固有频率相同。
这两点结论虽然是从简单回转体导出的，但也适用于复杂回转体和复杂轴系。
三、参考文献
[1] 徐俊．临界转速计算及其在电动机转子设计中的应用[D]．上海：上海交通大学，2010.。