
【化】 rigid rotator
exactly; immediately; just; strong; firm
rotor
【計】 GOSUB
【醫】 trochanter
剛性轉子是機械工程與物理學中的核心概念,指在旋轉過程中保持幾何形狀不變、不發生彈性形變的理想化旋轉體。根據《機械工程術語國家标準》(GB/T 16901-2011),其定義為"忽略材料彈性變形影響的旋轉部件,滿足動平衡條件"(來源:全國标準信息公共服務平台)。在英文語境中對應"rigid rotor"或"stiff rotor",《牛津機械工程詞典》将其描述為"a rotating body whose deformation is negligible under operating conditions"(來源:牛津大學出版社學術詞典庫)。
該概念的應用包含兩個關鍵特征:
主要應用領域涵蓋汽輪機、航空發動機等高速旋轉機械,《現代動力機械設計》(機械工業出版社)強調其在燃氣輪機設計中的核心地位,典型應用場景包括GE9X航空發動機高壓轉子系統(來源:通用電氣公司技術白皮書)。
剛性轉子是旋轉機械中的一個重要概念,其核心定義和特點可歸納如下:
基本定義
剛性轉子是指工作轉速遠低于其一階臨界轉速的轉子,在旋轉過程中不會因不平衡離心力産生顯著彎曲變形。這類轉子的剛度較高,即使存在質量分布不均,其撓曲變形量也可忽略不計。
臨界轉速關系
判斷依據為$n{工作} < 0.7n{臨界}$($n_{臨界}$為一階彎曲臨界轉速)。例如汽輪發電機組的輔機設備(如風機、水泵)通常屬于剛性轉子,而主汽輪機轉子多為柔性轉子。
動平衡特性
• 隻需在低于工作轉速(通常約20%)條件下進行雙平面動平衡校正
• 平衡後可在任意轉速下保持穩定,無需考慮轉速變化帶來的形變影響
• 常見校正對象:砂輪、齒輪、飛輪等寬徑比<0.2的盤狀結構(質量集中在同一平面)
工程應用優勢
由于無需考慮高速形變問題,剛性轉子的制造和維護成本較低,常見于中低速旋轉機械。其靜不平衡現象在靜止狀态下即可檢測,通過增重或去重法即可校正。
與柔性轉子對比
| 特征| 剛性轉子| 柔性轉子|
|-------------|---------------------|-----------------------|
| 工作轉速| <70%臨界轉速| ≥臨界轉速 |
| 形變量級| 微米級(可忽略)| 毫米級(不可忽略)|
| 平衡方法| 低速雙面平衡| 高速多面動态平衡|
| 典型應用| 電機、風機、齒輪| 汽輪機主軸、航空發動機|
如需更詳細的技術标準,可參考ISO 1925和GB/T 6444機械振動标準文件。
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