Автоколебания появляются при наличии механизма, который преобразует энергию, не связанную с колебаниями, в энергию колебаний. Колебания листьев на ветру являются примером такого вида колебаний. Ветер – это источник энергии. Энергия преобразуется через механизм вихреобразования в крутильные и поперечные колебания листьев.  

Так, например, разрушение моста Такома Нэрроуз в 1940 году было вызвано подобным механизмом. Ветер, дувший поперек моста, взаимодействовал с конструкцией моста и вызвал в нем аэродинамическое возбуждение нескольких крутильных мод. В конце концов, амплитуда крутильных колебаний стала настолько большой, что мост разрушился.

Автоколебания всегда включают в себя возбуждение собственной частоты системы через механизм преобразования энергии. Таким образом, в некотором смысле явление автоколебаний похоже на явление резонанса. Основная разница между ними заключается в способе доставки энергии в систему, которая совершает колебания. Резонанс включает в себя периодическое принудительное возбуждение собственной частоты (например, небаланс в роторах); автоколебания включают в себя преобразование энергии от некоторого внешнего источника (например, преобразование энергии движущегося воздуха).

Одним из примеров автоколебаний в роторных системах является «масляная» вибрация. Циркуляция жидкости в подшипниках ПЖТ или уплотнениях действует в качестве механизма, который преобразует некоторую часть энергии вращения в субсинхронную поперечную вибрацию большой амплитуды. Частота субсинхронной вибрации является собственной частотой системы.

Еще один пример – это субсинхронная вибрация от трения. При определенных условиях периодический контакт ротора со статором (подобно периодическому импульсу) возбуждает собственную частоту роторной системы. В точке контакта на поверхности ротора большая сила тангенциального трения действует как механизм, который преобразует часть кинетической энергии вращения в поперечную вибрацию.

При очередном контакте процесс повторяется, количество энергии увеличивается и компенсирует любые возможные потери энергии. Таким образом, ротор переходит в стабильное состояние самовозбуждающейся вибрации (автоколебаний). Вибрация ротора с такой формой трения имеет место при следующих делителях гармоник рабочей скорости: 1/3Х, ½Х, 2/3Х, 3/4Х и т.д.

Автор: Donald E. Bently "Fundamentals of Rotating Machinery Diagnostics"

Перевод: Виктор и Алексей Рожковы (rotkiv)