CN104458176A - 一种转子叶片声振联合试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种转子叶片声振联合试验装置，涉及发动机结构强度技术领域，能够同时对发动机转子叶片进行噪声和振动试验研究。本发明的转子叶片声振联合试验装置，用于通过其包括的传感装置对转子叶片进行噪声和振动联合加载试验，试验装置还可以包括相连接的噪声装置和行波实验件，行波实验件固定设置在振动台上，振动台上还设有过渡夹具，转子叶片通过过渡夹具设置在行波实验件内部；本发明提供的转子叶片声振联合试验装置，通过噪声装置在行波试验件内提供噪声载荷以及通过振动台提供振动载荷，实现了转子叶片的噪声载荷与振动载荷的联合加载，为发动机转子叶片的研制提供技术支持。

Description

一种转子叶片声振联合试验装置

技术领域

本发明涉及发动机结构强度技术领域，尤其涉及一种转子叶片声振联合试验装置。

背景技术

发动机引发的噪声问题是飞机研制中的一项重要问题，其转子叶片会同时承受多种载荷激励，如叶片旋转周期性扰动气流的激振、叶盘传递给叶片的振动、叶片周围的噪声环境等。目前，对转子叶片进行噪声载荷激励或者振动载荷激励等试验时，是根据需要通过相应的传感器和处理器来进行。但是，目前没有能够同时对发动机转子叶片进行噪声和振动试验研究的装置，无法方便地为转子叶片的研制提供技术支持。

发明内容

本发明提供一种转子叶片声振联合试验装置，能够同时对发动机转子叶片进行噪声和振动试验研究。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种转子叶片声振联合试验装置，用于对所述转子叶片进行噪声和振动联合加载试验，包括：

行波实验件，内部具有沿横向贯穿且用于容纳所述转子叶片的内腔，所述行波实验件的底部还沿纵向开设有一个与所述内腔连通的安装口；

振动台，设置在所述行波实验件的底部，用于支撑所述行波实验件，所述振动台内部具有振动装置，为所述转子叶片提供振动载荷；

过渡夹具，所述过渡夹具的底端与所述振动台固定连接，所述过渡夹具的顶端穿过所述行波实验件底部的安装口伸入所述行波实验件的内腔中，并与所述转子叶片连接；

噪声装置，与所述行波实验件的空腔的一端开口密封连接，用于向所述内腔内部发出噪声载荷；

传感装置，用于对所述转子叶片在噪声载荷下和振动载荷下的振动响应进行检测。

进一步地，所述行波实验件包括：

喇叭段，呈喇叭筒状且轴线与水平面平行，所述喇叭段的大开口端与所述噪声装置密封连接；

试验段，呈圆筒状，与所述喇叭段同轴设置，且所述试验段的一开口端与所述喇叭段的小开口端密封连接，所述行波实验件的安装口位于所述试验段的底部，所述转子叶片位于所述试验段的空腔内。

进一步地，所述行波实验件还包括：

扩散段，呈喇叭筒状，与所述试验段同轴设置，且所述扩散段的大开口端与所述试验段的远离所述喇叭段的一开口端密封连接。

进一步地，所述传感装置包括：

噪声传感器，设置在所述转子叶片上，用于对所述转子叶片在噪声载荷下的振动响应进行检测；振动传感器，设置在所述转子叶片上，用于对所述转子叶片在振动载荷下的振动响应进行检测。

进一步地，所述转子叶片可在所述过渡夹具上沿自身轴线转动，以在所述行波实验件的空腔内转动，从而改变所述转子叶片的叶面与所述噪声装置发出的噪声载荷之间的夹角。

进一步地，所述转子叶片水平设置在所述行波实验件的内腔中，所述转子叶片的轴向端部开设有螺孔，通过螺栓固定设置在所述过渡夹具的侧面，并且所述过渡夹具的侧面上开设有至少两组与所述转子叶片的螺孔相对应的螺孔，所述两组螺孔呈中心对称分布。

进一步地，所述振动台内部的振动装置的振动频率可调节。

进一步地，所述噪声装置是电动气流扬声器。

本发明提供的转子叶片声振联合试验装置，通过噪声装置在行波试验件内提供噪声载荷以及通过振动台提供振动载荷，实现了转子叶片的噪声载荷与振动载荷的联合加载，为发动机转子叶片的研制提供技术支持。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例转子叶片声振联合试验装置的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例转子叶片90度方向噪声载荷加载的横截示意图；

图3是根据本发明一个实施例过渡夹具的主视图；

图4是根据本发明一个实施例过渡夹具的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的进行详细描述。

如图1至图4所示，本发明的转子叶片声振联合试验装置，用于对转子叶片5进行噪声和振动联合加载试验，可以包括噪声装置401、行波实验件1、振动台201、过渡夹具301以及处理装置等。

噪声装置401主要用于提供噪声载荷，可以是多种适合的发声装置，本实施例中优选为控制较为方便的电动气流扬声器。

行波实验件1可以为多种适合的形状，其内部具有沿横向贯穿且用于容纳转子叶片5的内腔，内腔一端的开口与噪声装置401密封连接，以接收噪声装置401发出的噪声载荷。具体地，本实施例中优选行波实验件1包括依次连接的喇叭段101、试验段102以及扩散段103。

喇叭段101呈喇叭筒状，并且其轴线与水平面平行，喇叭段101的大开口端与上述噪声装置401密封连接，噪声装置401发出的噪声载荷沿上述大开口端朝向喇叭段101的小开口端传播。

试验段102呈圆筒状，与上述喇叭段101同轴设置，且试验段102的一开口端与上述喇叭段101的小开口端密封连接，转子叶片5是位于试验段102的内腔中，即转子叶片5的叶背与叶盆等处均暴露于试验组件102的内腔中。从喇叭段101的小开口端传递来的噪音载荷在该试验段102内传播，并使转子叶片5产生振动响应。

扩散段103呈喇叭筒状，与试验段102同轴设置，且扩散段103的大开口端与试验段102的远离上述喇叭段101的一开口端密封连接，扩散段103主要用于降低从试验段102传出的噪音载荷的影响。

在行波实验件1的底部还沿纵向开设有一个与行波实验件1内部的内腔连通的安装口，具体地，该安装口位于上述试验段102的底部。

振动台201设置在行波实验件1的底部，用于支撑行波实验件1。振动台201可以为多种适合的结构形状，通常其下部面积大于上部面积，即整体成梯形，并且，上表面与行波实验件1的底面相匹配，能够更稳定地支撑行波实验件，加强稳定性能。振动台201内部具有振动装置，主要是为转子叶片5提供振动载荷。振动装置可以为多种适合结构形式，例如采用电机作为动力源，并且电机的频率可以根据需要进行调节，可以满足不同的振动载荷需求，扩大适用范围。另外，具有可调节频率的电机的结构和调节方式较为常见，所以此处不再赘述。

过渡夹具301可以为多种适合的结构形状，并且水平安装，以保证噪声与振动载荷的加载方向的准确性。过渡夹具301的底端与振动台201固定连接，过渡夹具301的顶端穿过行波实验件1底部的安装口伸入行波实验件1的内腔中，并与转子叶片5连接。进一步，过渡夹具301与行波实验件1上的安装口之间密封连接，可以采用多种密封方式，例如在其周围粘贴软性材料进行密封，密封后能够确保行波试验件1的声场特性。

进一步，转子叶片5可在过渡夹具301上沿自身轴线转动，以改变转子叶片5的叶面与噪声装置401发出的噪声载荷之间的夹角，以模拟不同飞机工况下噪声载荷的加载角度，实现转子叶片5不同方向的噪声激励，满足不同飞机工况下的试验要求。如图2所示，是其中一种情况的示意图，具体是转子叶片90度方向噪声载荷加载的横截示意图，噪声载荷与转子叶片5的叶面表面之间垂直。

需要说明的是，转子叶片5要在过渡夹具301上沿自身轴线转动，可以有多种结构形式。特别如图3和图4所示，过渡夹具301竖直设置在行波实验件1的内腔中，转子叶片5水平设置在行波实验件1的内腔中，转子叶片5的轴向端部具有固定部501，固定部501上开设有一组螺孔，过渡夹具301上开设有至少一组相匹配的螺孔，通过螺栓将转子叶片5固定设置在过渡夹具301的侧面。本实施例中，优选在过渡夹具301的侧面上开设有两组与转子叶片5的螺孔相对应的螺孔，两组螺孔呈中心对称分布(特别如图3所示)，当转子叶片5的固定部501在两组螺孔之间交互进行固定时，即实现了转子叶片5的转动。当需要多个角度转动时，可以设置多组相应的螺孔，不再赘述。

传感装置，用于对转子叶片5在噪声载荷下和振动载荷下的振动响应进行检测。具体地，传感装置至少可以包括噪声传感器、振动传感器以及应变计等装置；噪声传感器设置在转子叶片上，用于对转子叶片在噪声载荷下的振动响应进行检测；振动传感器设置在转子叶片上，用于对转子叶片在振动载荷下的振动响应进行检测。最后可以根据传感装置得到的相关数据得到转子叶片5的振动响应结果。需要说明是，在获取转子叶片5在噪声载荷下或者在振动载荷下的振动响应等相关参数后，根据这些参数进行相应的研究都是很成熟的技术，此处不再赘述，重点在于上述记载的试验装置的结构上的改进。

本发明提供的转子叶片声振联合试验装置，通过噪声装置401在行波试验件内提供噪声载荷以及通过振动台提供振动载荷，实现了转子叶片5的噪声载荷与振动载荷的联合加载，为发动机转子叶片的研制提供技术支持。并且根据过渡夹具301可带动转子叶片5转动以及振动台201振动可调节的设计，可实现不同角度下的噪声激励，同时实现振动基础激励，模拟发动机实际工况下转子叶片5同时承受的多种载荷激励，包括叶片旋转周期性扰动气流的激振、叶盘传递给叶片的振动、叶片周围的噪声环境等，为新型叶片的研制提供技术支持。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种转子叶片声振联合试验装置，用于对所述转子叶片(5)进行噪声和振动联合加载试验，其特征在于，包括：

行波实验件(1)，内部具有沿横向贯穿且用于容纳所述转子叶片(5)的内腔，所述行波实验件(1)的底部还沿纵向开设有一个与所述内腔连通的安装口；

振动台(201)，设置在所述行波实验件(1)的底部，用于支撑所述行波实验件(1)，所述振动台(201)内部具有振动装置，为所述转子叶片(5)提供振动载荷；

过渡夹具(301)，所述过渡夹具(301)的底端与所述振动台(201)固定连接，所述过渡夹具(301)的顶端穿过所述行波实验件(1)底部的安装口伸入所述行波实验件(1)的内腔中，并与所述转子叶片(5)连接；

噪声装置(401)，与所述行波实验件(1)的空腔的一端开口密封连接，用于向所述内腔内部发出噪声载荷；

传感装置，用于对所述转子叶片(5)在噪声载荷下和振动载荷下的振动响应进行检测。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述行波实验件(1)包括：

喇叭段(101)，呈喇叭筒状且轴线与水平面平行，所述喇叭段(101)的大开口端与所述噪声装置(401)密封连接；

试验段(102)，呈圆筒状，与所述喇叭段(101)同轴设置，且所述试验段(102)的一开口端与所述喇叭段(101)的小开口端密封连接，所述行波实验件(1)的安装口位于所述试验段(102)的底部，所述转子叶片(5)位于所述试验段(102)的空腔内。

3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于，所述行波实验件(1)还包括：

扩散段(103)，呈喇叭筒状，与所述试验段(102)同轴设置，且所述扩散段(103)的大开口端与所述试验段(102)的远离所述喇叭段(101)的一开口端密封连接。

4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述传感装置(401)包括：

噪声传感器，设置在所述转子叶片(5)上，用于对所述转子叶片(5)在噪声载荷下的振动响应进行检测；

振动传感器，设置在所述转子叶片(5)上，用于对所述转子叶片(5)在振动载荷下的振动响应进行检测。

5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述转子叶片(5)可在所述过渡夹具(301)上沿自身轴线转动，以在所述行波实验件(1)的空腔内转动，从而改变所述转子叶片(5)的叶面与所述噪声装置(401)发出的噪声载荷之间的夹角。

6.根据权利要求5所述的试验装置，其特征在于，所述转子叶片(5)水平设置在所述行波实验件(1)的内腔中，所述转子叶片(5)的轴向端部开设有一组螺孔，通过螺栓固定设置在所述过渡夹具(301)的侧面，并且所述过渡夹具(301)的侧面上开设有至少两组与所述转子叶片(5)的螺孔相对应的螺孔，所述两组螺孔呈中心对称分布。

7.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述振动台(201)内部的振动装置的振动频率可调节。

8.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述噪声装置(401)是电动气流扬声器。