
【化】 rigid rotator
exactly; immediately; just; strong; firm
rotor
【计】 GOSUB
【医】 trochanter
刚性转子是机械工程与物理学中的核心概念,指在旋转过程中保持几何形状不变、不发生弹性形变的理想化旋转体。根据《机械工程术语国家标准》(GB/T 16901-2011),其定义为"忽略材料弹性变形影响的旋转部件,满足动平衡条件"(来源:全国标准信息公共服务平台)。在英文语境中对应"rigid rotor"或"stiff rotor",《牛津机械工程词典》将其描述为"a rotating body whose deformation is negligible under operating conditions"(来源:牛津大学出版社学术词典库)。
该概念的应用包含两个关键特征:
主要应用领域涵盖汽轮机、航空发动机等高速旋转机械,《现代动力机械设计》(机械工业出版社)强调其在燃气轮机设计中的核心地位,典型应用场景包括GE9X航空发动机高压转子系统(来源:通用电气公司技术白皮书)。
刚性转子是旋转机械中的一个重要概念,其核心定义和特点可归纳如下:
基本定义
刚性转子是指工作转速远低于其一阶临界转速的转子,在旋转过程中不会因不平衡离心力产生显著弯曲变形。这类转子的刚度较高,即使存在质量分布不均,其挠曲变形量也可忽略不计。
临界转速关系
判断依据为$n{工作} < 0.7n{临界}$($n_{临界}$为一阶弯曲临界转速)。例如汽轮发电机组的辅机设备(如风机、水泵)通常属于刚性转子,而主汽轮机转子多为柔性转子。
动平衡特性
• 只需在低于工作转速(通常约20%)条件下进行双平面动平衡校正
• 平衡后可在任意转速下保持稳定,无需考虑转速变化带来的形变影响
• 常见校正对象:砂轮、齿轮、飞轮等宽径比<0.2的盘状结构(质量集中在同一平面)
工程应用优势
由于无需考虑高速形变问题,刚性转子的制造和维护成本较低,常见于中低速旋转机械。其静不平衡现象在静止状态下即可检测,通过增重或去重法即可校正。
与柔性转子对比
| 特征| 刚性转子| 柔性转子|
|-------------|---------------------|-----------------------|
| 工作转速| <70%临界转速| ≥临界转速 |
| 形变量级| 微米级(可忽略)| 毫米级(不可忽略)|
| 平衡方法| 低速双面平衡| 高速多面动态平衡|
| 典型应用| 电机、风机、齿轮| 汽轮机主轴、航空发动机|
如需更详细的技术标准,可参考ISO 1925和GB/T 6444机械振动标准文件。
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