第1章 转子动力学的基本知识 1
1.1 转子动力学的发展及其内容 2
1.2 转子的模态特性 3
1.2.1 振动系统的模态 3
1.2.2 转子的模态 5
1.2.3 圆盘的转动惯量对转子模态的影响 9
1.2.4 算例 11
1.2.5 支承刚度对转子模态的影响 13
1.3 转子的临界转速 14
1.3.1 转子的临界转速 14
1.3.2 轴系的临界转速和振型 15
1.4 转子的不平衡响应 16
1.4.1 单圆盘转子的幅频特性与相频特性 17
1.4.2 同步正进动的特点 19
1.4.3 不平衡响应的确定 20
1.5 转子的稳定性 20
1.5.1 自激振动的机理 21
1.5.2 机组油膜失稳事故亲历 23
1.5.3 油膜轴承的工作状态 25
1.5.4 油膜轴承的失稳机理 27
1.5.5 油膜失稳的过程，从油膜涡动到油膜振荡 28
1.5.6 油膜失稳的治理 30
1.5.7 其他一些失稳因素的分析 31
1.5.8 自激振动与强迫振动的对比 34
参考文献 35
第2章 转子的平衡 37
2.1 转子不平衡的原因及其影响 38
2.2 刚性转子与挠性转子 38
2.3 刚性转子的平衡原理和平衡方法 39
2.3.1 刚性转子的不平衡形式 39
2.3.2 刚性转子的平衡原理 40
2.3.3 平衡机平衡 41
2.3.4 现场平衡 43
2.3.5 现场平衡的方法——影响系数法 43
2.3.6 刚性转子的平衡品质 45
2.4 挠性转子的平衡原理和方法 47
2.4.1 挠性转子不平衡的特点 47
2.4.2 模态平衡法 48
2.4.3 影响系数法 48
2.5 实际挠性转子的平衡策略和评定准则 49
参考文献 51
第3章 转子动力学设计 53
3.1 转子动力学设计的意义和目标 54
3.2 转子动力学设计的内容 55
3.3 转子动力学设计的流程 55
3.4 设计实例 58
3.4.1 转子的基本数据和建模 58
3.4.2 无阻尼固有频率和临界转速 59
3.4.3 阻尼固有频率和临界转速 61
3.4.4 不平衡响应计算与评价 63
3.4.5 稳定性的补充计算 64
3.4.6 不同轴承支承的转子的稳定性比较 65
3.5 若干设计方法的讨论 67
3.5.1 逆向设计 67
3.5.2 相似设计 68
3.5.3 转子设计的相似准则 69
参考文献 73
第4章 转子动力学的计算分析 75
4.1 转子动力学计算分析的特点 76
4.2 转子-支承系统的建模 77
4.3 无阻尼转子系统的计算分析 82
4.3.1 典型构件的传递矩阵 83
4.3.2 Prohl传递矩阵法计算临界转速和振型 85
4.3.3 Riccati传递矩阵法计算临界转速和振型 87
4.3.4 Riccati传递矩阵法的奇点及其消除 89
4.3.5 无阻尼转子系统的不平衡响应的计算 91
4.3.6 实例1——空气压缩机的临界转速和临界负荷 92
4.3.7 实例2——汽轮发电机组轴系的临界转速 96
4.3.8 实例3——搅拌机轴的设计优化 97
4.4 有阻尼转子系统的计算分析 101
4.4.1 振动量的复数表示 101
4.4.2 Riccati传递矩阵法计算固有频率和稳定性 102
4.4.3 有阻尼转子系统的不平衡响应的计算 106
4.4.4 实例4——高速离心机结构参数的优化 109
4.4.5 实例5——提高200MW汽轮发电机组轴系的稳定性 112
4.5 轴系扭转振动的计算分析 116
4.5.1 扭转振动固有频率和振型的计算 116
4.5.2 扭转振动瞬态响应的计算 118
4.5.3 实例6——600MW汽轮发电机组轴系的扭转振动设计 120
4.6 轴系各轴承安装标高及负荷分配 124
4.6.1 轴系理想的安装状态 125
4.6.2 轴系实际的安装状态及轴承标高的计算 125
4.6.3 实例7——某燃气-蒸汽轮发电机组轴系各轴承安装标高的确定 126
4.7 复杂转子系统动力特性的计算 128
4.7.1 复杂转子系统的计算模型 128
4.7.2 复杂转子系统动力特性的计算方法——双重传递矩阵法 130
4.7.3 实例8——某航空发动机双转子系统的临界转速 134
参考文献 137
第5章 转子动力学有关的规范和标准 139
5.1 规范和标准的重要性 140
5.2 与设计有关的规范 140
5.2.1 关于转子的临界转速 140
5.2.2 关于转子的平衡品质和不平衡响应 140
5.2.3 关于转子系统的对数衰减率 141
5.2.4 关于品质因子Q 141
5.2.5 关于扭转振动 143
5.3 与验收和运行有关的标准 144
5.3.1 GB/T 6075在非转动部件上测量和评价机器的机械振动 144
5.3.2 GB/T 11348旋转机械转轴径向振动的测量和评定 146
参考文献 148
第6章 转动机械的振动测试 151
6.1 振动测试在转动机械设计中的作用 152
6.2 振动测量框图 152
6.3 常用的几种振动测量传感器 153
6.3.1 磁电速度传感器 153
6.3.2 压电加速度传感器 155
6.3.3 涡流位移传感器 157
6.4 转动机器振动测点的布置和测量参数 160
6.5 转动机械振动测试的几个特殊问题 162
6.5.1 频率分析 162
6.5.2 基频测量 163
6.5.3 相位测量 163
6.5.4 转速测量 165
6.6 转动机械振动的图示 165
6.6.1 定转速状态的图形 165
6.6.2 变转速状态的图形 167
6.7 与转动机械设计有关的振动试验 171
6.7.1 试验模态分析 171
6.7.2 转子固有频率的测定 171
6.7.3 轴承座动刚度的测试 173
6.7.4 轴承油膜动力系数的测定 173
参考文献 174
第7章 转动机械的状态监测与故障诊断 175
7.1 状态监测与故障诊断的作用和内容 176
7.2 监测仪器系统 177
7.2.1 监测仪器系统的分类 177
7.2.2 监测仪器系统选用的原则 178
7.3 故障诊断的方法介绍 179
7.3.1 频谱分析法 179
7.3.2 趋势分析法 186
参考文献 187
第8章 转子动力学计算程序包ROTDYN介绍 189
8.1 无阻尼转子系统动力计算程序TBROTOR 190
8.2 有阻尼转子系统动力计算程序ROTSTB 200
8.3 复杂转子系统动力计算程序SHAFTS 210
8.4 转子扭转振动计算程序TORVIB 218
8.5 转子平衡计算程序BALANCE 226
8.6 轴系各轴承安装标高计算程序ROTLINE 230
8.7 绘制平面图形程序DRAW2D 236
8.8 绘制立体图形程序DRAW3D 240
名词索引 243