如果機(jī)器由于存在不平衡而產(chǎn)生振動(dòng)的頻率(也即轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速)與機(jī)器的固有頻率相等或接近時(shí),系統(tǒng)的振動(dòng)zui為劇烈,也即產(chǎn)生了共振現(xiàn)象。機(jī)器產(chǎn)生共振時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速,在數(shù)值上常常就是機(jī)器的固有頻率。
剛性軸和撓性軸是根據(jù)軸的工作狀態(tài)來區(qū)分的,是相對(duì)的。若不同其自身的臨界轉(zhuǎn)速相比,就無所謂剛性軸和撓性軸,而且改變轉(zhuǎn)軸的工作轉(zhuǎn)速,剛性軸和撓性軸也是可以相互轉(zhuǎn)化的。
對(duì)于離心機(jī)這類高速回轉(zhuǎn)的機(jī)器,其轉(zhuǎn)動(dòng)部分,由于制造(如材質(zhì)不勻、壁厚不均等)、裝配(如轉(zhuǎn)子中心線和軸線不同軸等)或使用(如轉(zhuǎn)子圓周方向出現(xiàn)偏磨損等)諸因素的影響,轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與其旋轉(zhuǎn)中心不重合,總會(huì)存在一定的偏心距。這樣,在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,則會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的離心力和力偶,即產(chǎn)生所謂的不平衡力與不平衡力矩,造成轉(zhuǎn)子的不平衡。不平衡的轉(zhuǎn)子,在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)引起機(jī)器的振動(dòng),有時(shí)還會(huì)通過基礎(chǔ)把振動(dòng)傳遞到附近的機(jī)器與建筑物上。機(jī)械振動(dòng)是有害的,它會(huì)加劇零件的磨損,造成機(jī)器零件的斷裂或連接處松動(dòng),產(chǎn)生噪聲,嚴(yán)重時(shí),還會(huì)破壞機(jī)器或建筑物,造成重大損失。
為了避免機(jī)器振動(dòng)過大,除盡可能事先進(jìn)行轉(zhuǎn)子的平衡外,還應(yīng)使轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速避開臨界轉(zhuǎn)速。從力學(xué)上知道,彈性系統(tǒng)的質(zhì)量越大,固有頻率越低;剛度越大,固有頻率越高。目此,當(dāng)需要轉(zhuǎn)軸工作轉(zhuǎn)速高于臨界轉(zhuǎn)速時(shí),可將軸做成細(xì)而長的形狀,這種軸的剛度較小,目有頻率較低,我們把這種軸稱為撓性軸,其轉(zhuǎn)子稱為撓性轉(zhuǎn)子。相反,如需要轉(zhuǎn)軸工作轉(zhuǎn)速低于臨界轉(zhuǎn)速時(shí),可將軸做成短而粗的形狀,即增加軸的剛度,加大固有頻率,這種軸稱為剛性軸,其轉(zhuǎn)子稱為剛性轉(zhuǎn)子。