CN108036911B - 一种测量涡轮动叶阻尼减振效果的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量涡轮动叶阻尼减振效果的试验装置，属于涡轮动叶试验技术领域。该试验装置包括对所述涡轮动叶的叶片部分施加离心载荷的第一加载机构、对所述涡轮动叶的阻尼部分施加离心载荷的第二加载机构、提供振动的振动机构、夹持叶片的夹具以及测量振动效果的加速度传感器，该加载装置可保证两套加载机构执行加载工作时相互独立，不发生耦合现象，能针对已有涡轮动叶解决其工作状态下的阻尼测量问题，为发动机动叶阻尼的设计和研究提供技术支持，为发动机安全性、可靠性的研究提供了保障。

Description

一种测量涡轮动叶阻尼减振效果的试验装置

技术领域

本发明属于涡轮动叶试验技术领域，具体涉及一种测量涡轮动叶阻尼减振效果的试验装置。

背景技术

基于涡轮动叶工作环境较为恶劣，所受气动力以及不稳定的激励载荷较大，为避免叶片因受迫振动导致共振，采用增加阻尼的方法，达到抑制叶片响应、降低振动应力的目的，因此，需要研究叶片在受离心力情况下，阻尼块对叶片振动特性的影响，即需要研究阻尼块的减振效果。

现有的涡轮动叶阻尼减振效果试验只能将加载装置固定在地面上，采用力锤或激振器进行激励，无法安装在高频振动台上，因此无法模拟涡轮动叶和阻尼的工作载荷和工作状态下的受力状态，用现有的试验方法测量涡轮动叶阻尼无法避免力锤或激振器的附加质量和附加刚度对测试结果的影响，且不能得到更符合实际工作状态的涡轮动叶阻尼效果，不利于发动机涡轮动叶阻尼的设计和研究。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种测量涡轮动叶阻尼减振效果的试验装置，包括对所述涡轮动叶的叶片部分施加离心载荷的第一加载机构、对所述涡轮动叶的阻尼部分施加离心载荷的第二加载机构、提供振动的振动机构、夹持叶片的夹具以及测量振动效果的加速度传感器，其中，

夹具，固定设置在振动机构上，包括由缸盖所限定的容腔以及设置在所述缸盖一侧的五个枞树型榫槽，叶片的榫头被所述榫槽夹持固定；

第一加载机构，设置在所述夹具的容腔中，并穿过缸盖向叶片的榫头处延伸，通过顶块顶紧在榫头的端部；

第二加载机构，包括前橡皮绳，所述前橡皮绳的一端连接在叶片的阻尼块上，另一端连接在龙门架前立柱上，由阻尼块到龙门架的前立柱方向为叶片所受离心力的方向；

振动机构，包括与所述夹具连接的高频振动台，以对所述夹具提供高频振动；

加速度传感器，布置在叶片测量点上。

优选的是，所述夹具为液压缸结构，其内的第一加载机构为液压加载装置，所述液压加载装置的前端设置有凹槽，容纳所述顶块的一端，顶块的另一端顶接榫头。

优选的是，所述第二加载机构还包括后橡皮绳，所述后橡皮绳的一端连接在夹具上，另一端连接在龙门架后立柱上，所述龙门架的前立柱与后立柱分别设置在夹具的两侧。

优选的是，所述前橡皮绳与后橡皮绳上设置有手动葫芦，以提供所述阻尼块所受的离心力。

优选的是，所述前橡皮绳与后橡皮绳上设置有配重块，以提供所述阻尼块所受的离心力。

优选的是，所述前橡皮绳与后橡皮绳上设置有力传感器。

优选的是，所述前橡皮绳通过钢丝绳连接所述阻尼块。

本发明的优点是：该加载装置可保证两套加载机构执行加载工作时相互独立，不发生耦合现象，能针对已有涡轮动叶解决其工作状态下的阻尼测量问题，为发动机动叶阻尼的设计和研究提供技术支持，为发动机安全性、可靠性的研究提供了保障。

附图说明

图1为按照本发明测量涡轮动叶阻尼减振效果的试验装置的一优选实施例的结构俯视图。

图2为本发明图1所示实施例的主视图。

图3为本发明图1所示实施例的第一加载机构与叶片之间的位置关系示意图。

其中，1为叶片，1-1为叶身，1-2为阻尼块，1-3为榫头；

2为第二加载机构，2-1为前橡皮绳，2-2为后橡皮绳，2-3为力传感器；

3为龙门架；

4为夹具，4-1为缸盖，4-2为榫槽；

5为转接段，6为高频振动台，7为第一加载机构，8为顶块。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图对本发明做进一步解释，以下对附图的描述中，左侧为前，例如前橡皮绳2-1，龙门架的前立柱；右侧为后，例如后橡皮绳2-2，龙门架的后立柱等。

参考图1-图3，本发明测量涡轮动叶阻尼减振效果的试验装置，主要包括对所述涡轮动叶的叶片部分施加离心载荷的第一加载机构、对所述涡轮动叶的阻尼部分施加离心载荷的第二加载机构、提供振动的振动机构、夹持叶片的夹具以及测量振动效果的加速度传感器，以下分别描述

参考图1及图2，夹具4固定设置在振动机构上，包括由缸盖4-1所限定的容腔以及设置在所述缸盖4-1一侧的五个枞树型榫槽4-2，叶片1的榫头1-3 被所述榫槽4-2夹持固定，叶片的结构可参考图3。

需要说明的是，根据叶片和阻尼块安装条件，在夹具一边设计可安装五个叶片的枞树型榫槽(与真实涡轮盘设计参数完全一致)，虽然试验仅对中间的叶片进行振动模拟，如图1或图2所示，但设计五个叶片安装能够更好的模拟真实情况，例如考虑到了中间叶片受周围叶片的振动影响等因素。

本实施例中，第一加载机构7，设置在所述夹具4的容腔中，并穿过缸盖 4-1向叶片的榫头1-3处延伸，参考图3，其通过顶块8顶紧在榫头1-3的端部。本实施例中，第一加载机构可以单独存在，也可以作为夹具的一部分，例如所述夹具4为液压缸结构，其内的第一加载机构7为液压加载装置，所述液压加载装置的前端设置有凹槽，容纳所述顶块8的一端，顶块8的另一端顶接榫头1-3。

本实施例中，第二加载机构2包括前橡皮绳2-1，后橡皮绳2-2及力传感器2-3，其中，所述前橡皮绳2-1的一端连接在叶片的阻尼块1-2上，另一端连接在龙门架3前立柱上，由阻尼块1-2到龙门架3的前立柱方向为叶片所受离心力的方向。可以理解的是，对橡皮绳施加拉力，即可模拟叶片受到的向前的离心力。

本实施例中，后橡皮绳2-2一端连接在夹具4上，另一端连接在龙门架3 后立柱上，所述龙门架3的前立柱与后立柱分别设置在夹具4的两侧，参见图 1或图2，其用于平衡力矩。

本实施例中，振动机构包括与所述夹具4连接的高频振动台6，以对所述夹具提供高频振动。

所述装置还包括加速度传感器，布置在叶片测量点上。

具体的，本发明阻尼的测量步骤如下：夹具4通过转接段5安装在高频振动台6上，采用高频振动台6激励，在测量点上布置加速度传感器，保证各个测点的信号采集同步，随后将信号数据处理，得到频响数据，获得模型的固有频率、振型、阻尼等数据。

本实施例中，第二加载机构2的前橡皮绳2-1与后橡皮绳2-2上设置有手动/电动葫芦，以提供所述阻尼块1-2所受的离心力，备选实施方式中，也可以采用配重块，以提供所述阻尼块1-2所受的离心力。

本实施例中，所述前橡皮绳2-1与后橡皮绳2-2上设置有力传感器2-3。可以理解的是，在进行试验前，依据离心力计算公式，确定叶身1-1和阻尼块 1-2的模拟离心力载荷，进而通过力传感器等反映叶片受力情况，便于精准控制。

为了更好的连接阻尼块，一般在前橡皮绳2-1的端部延伸有钢丝绳，通过钢丝绳连接所述阻尼块1-2。

本实施例中，叶片模拟离心力载荷施加机构7工作方式：液压加载装置推动叶片，模拟离心力传递到夹具4上，夹具4受到与叶片模拟离心力相同方向的作用力，为平衡此作用力，夹具4设置为液压缸结构，内部安装液压加载装置。传力路径为液压加载装置→叶片→榫槽→夹具(安装叶片面)→夹具侧面→缸盖。

阻尼块模拟离心力载荷施加机构工作方式：前橡皮绳2-1拉动阻尼块1-2，阻尼块1-2将力传递到夹具4上，在夹具4另一端设置后橡皮绳装置2-2，固结在龙门架3的后立柱上，使夹具4在水平方向合力/合力矩为零。传力路径为前橡皮绳装置2-1→阻尼块1-2→叶片1→夹具4→后橡皮绳2-1。

本发明的优点是：该加载装置可保证两套加载机构执行加载工作时相互独立，不发生耦合现象，能针对已有涡轮动叶解决其工作状态下的阻尼测量问题，为发动机动叶阻尼的设计和研究提供技术支持，为发动机安全性、可靠性的研究提供了保障。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种测量涡轮动叶阻尼减振效果的试验装置，其特征在于，包括对所述涡轮动叶的叶片部分施加离心载荷的第一加载机构、对所述涡轮动叶的阻尼部分施加离心载荷的第二加载机构、提供振动的振动机构、夹持叶片的夹具以及测量振动效果的加速度传感器，其中，

夹具(4)，固定设置在振动机构上，包括由缸盖(4-1)所限定的容腔以及设置在所述缸盖(4-1)一侧的五个枞树型榫槽(4-2)，叶片(1)的榫头(1-3)被所述榫槽(4-2)夹持固定；

第一加载机构(7)，设置在所述夹具(4)的容腔中，并穿过缸盖(4-1)向叶片的榫头(1-3)处延伸，通过顶块(8)顶紧在榫头(1-3)的端部；

第二加载机构(2)，包括前橡皮绳(2-1)，所述前橡皮绳(2-1)的一端连接在叶片的阻尼块(1-2)上，另一端连接在龙门架(3)前立柱上，由阻尼块(1-2)到龙门架(3)的前立柱方向为叶片所受离心力的方向；

振动机构，包括与所述夹具(4)连接的高频振动台(6)，以对所述夹具提供高频振动；

加速度传感器，布置在叶片测量点上。

2.如权利要求1所述的测量涡轮动叶阻尼减振效果的试验装置，其特征在于，所述夹具(4)为液压缸结构，其内的第一加载机构(7)为液压加载装置，所述液压加载装置的前端设置有凹槽，容纳所述顶块(8)的一端，顶块(8)的另一端顶接榫头(1-3)。

3.如权利要求1所述的测量涡轮动叶阻尼减振效果的试验装置，其特征在于，所述第二加载机构(2)还包括后橡皮绳(2-2)，所述后橡皮绳(2-2)的一端连接在夹具(4)上，另一端连接在龙门架(3)后立柱上，所述龙门架(3)的前立柱与后立柱分别设置在夹具(4)的两侧。

4.如权利要求3所述的测量涡轮动叶阻尼减振效果的试验装置，其特征在于，所述前橡皮绳(2-1)与后橡皮绳(2-2)上设置有手动葫芦，以提供所述阻尼块(1-2)所受的离心力。

5.如权利要求3所述的测量涡轮动叶阻尼减振效果的试验装置，其特征在于，所述前橡皮绳(2-1)与后橡皮绳(2-2)上设置有配重块，以提供所述阻尼块(1-2)所受的离心力。

6.如权利要求4或5所述的测量涡轮动叶阻尼减振效果的试验装置，其特征在于，所述前橡皮绳(2-1)与后橡皮绳(2-2)上设置有力传感器(2-3)。

7.如权利要求1所述的测量涡轮动叶阻尼减振效果的试验装置，其特征在于，所述前橡皮绳(2-1)通过钢丝绳连接所述阻尼块(1-2)。

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