CN105928679A - 失谐叶盘系统振动特性测量实验装置 - Google Patents

失谐叶盘系统振动特性测量实验装置 Download PDF

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    • G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table

Abstract

失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，涉及一种测量不同失谐量下叶盘系统振动特性的实验装置。由支架、失谐叶盘、紧固螺帽、失谐配重块、激振器、拾振器、功率放大器、示波器、信号发生器和连接导线组成，失谐叶盘（2）通过支架（1）被紧固螺帽（3）所固定，信号发生器（9）功率输出信号通过连接导线（10）与功率放大器（7）相连，功率放大器（7）与激振器（5）相连，激振器（5）在失谐叶盘（2）下外缘激振，失谐叶盘（2）被激振后的振动频率被拾振器（6）经导线输送到示波器（8），信号发生器（9）的频率输出与示波器（8）相连，失谐叶盘（2）通过失谐配重块（4）质量和位置的改变实现失谐叶盘系统失谐量的调节。

Description

失谐叶盘系统振动特性测量实验装置
技术领域
本发明涉及一种叶片-轮盘系统实验装置，特别是失谐叶盘系统振动特性测量的实验装置。
背景技术
发动机中，振动故障占发动机总故障的60%以上，而叶盘系统振动能量分布不均匀而出现的不平衡振动是导致叶盘系统振动故障主要原因之一。发动机的叶盘系统常是一种圆周循环对称结构，但由于制造误差、材料性质和使用中磨损不均匀等因素，往往导致各叶盘扇区区间会有小量的差别。在结构动力学上，这种小量差别称之为失谐。失谐破坏了叶盘系统的循环对称性，改变了叶盘系统的动力特性，造成叶盘系统受迫振动响应局部化，增加振动响应幅值，较高的振动响应降低了叶片的疲劳寿命，导致叶片高度疲劳失效。叶片在轮盘上的安装顺序不同会引起不同的受迫振动振幅，过大的响应振幅会造成叶片疲劳断裂，因此更换或者安装发动机叶片时需要找到一个将振动抑制在合理范围内的安装方案。该专利可以通过实验方法测量出失谐叶盘振动特性，通过振动实验结论分析，有针对性的指导现场实际叶盘系统的叶片安装和更换工作，对叶片安装进行排布优化，为发动机的安全运行和事故维修提供安全和经济保障。
发明内容
本发明的目的在于利用失谐叶盘系统振动特性实验装置，分析失谐叶盘在不同失谐量下叶盘系统的振动特性。同时，结合实验结果分析，对失谐叶盘系统进行叶片的排布优化组合，在叶盘系统不同分散率情况下，得出最优的叶片排布组合方式。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，所述装置包括支架、失谐叶盘、紧固螺帽、失谐配重块、激振器、拾振器、功率放大器、示波器、信号发生器和连接导线，其特征在于失谐叶盘（2）通过支架（1）被紧固螺帽（3）所固定，信号发生器（9）功率输出信号通过连接导线（10）与功率放大器（7）相连，功率放大器（7）与激振器（5）相连，激振器（5）通过顶针在失谐叶盘（2）的下外缘激振，失谐叶盘（2）被激振后的振动频率被拾振器（6）经导线输送到示波器（8）的X通道，信号发生器（9）的频率输出口与示波器（8）的Y通道相连，失谐叶盘（2）通过失谐配重块（4）质量和位置的改变实现失谐叶盘系统失谐量的调节。
所述的失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，所述失谐叶盘（2）叶轮外径500mm，内孔直径50mm，厚度10mm，叶轮上安装18个失谐量可调的叶片，叶片长度180mm，宽度20mm，厚度6mm，每个叶片沿着叶片长度方向开有长80mm、宽8mm的通槽，失谐配重块（4）安装在叶片的通槽上，失谐配重块（4）采用不同重量的螺栓，质量和位置可以随意改变，实现失谐叶盘（2）的不同失谐量调节。
所述的失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，所述利用SFG-1023型号信号发生器（9）（5W功率输出）的功率输出端与GF200-4功率放大器（7）通过连接导线（10）（信号屏蔽线）相连，功率放大器（7）与JZQ20激振器（5）（最大激振力10公斤，最大激振振幅±5mm）相连，通过信号发生器（9）输出频率的调节，利用激振器（5）上端的顶针激振失谐叶盘（2）。
所述的失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，所述拾振器（6）采用自制电磁线圈，安装方式采用非接触方式，与失谐叶盘（2）的安装间隙控制在3-5mm之间，拾振频率通过连接导线（信号屏蔽线）连接到示波器（8）的X通道。
所述的失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，所述失谐叶盘（2）被激振器（5）激振后所产生的振动频率通过拾振器（6）经连接导线输入GOS-620示波器（8）的X通道，通过示波器显示的波形观察失谐叶盘（2）的振动特性，信号发生器（9）的频率输出口与示波器（8）的Y通道相连，可以利用李莎茹图原理判断失谐叶盘（2）的模态频率。
所述的失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，所述实验方法:按照附图连接好个实验设备，设备先预热10分钟，通过调节信号发生器（9）的频率和功率放大器（7）的振幅大小，使其对失谐叶盘（2）进行激振，通过拾振器（6）接收振动频率后送入示波器（8）的X通道，同时信号发生器（9）的发生信号频率送到示波器（8）的Y通道，通过示波器（8）呈现的波形判断失谐叶盘的振动特性，通过调节失谐叶盘（2）上的失谐配重块（4）的大小和位置来改变失谐叶盘（2）的失谐量变化，测量失谐叶盘（2）在不同失谐量下的振动特性。
所述的失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，所述失谐配重块（4）采用不同质量的螺栓（1g、2g、3g、5g、10g、20g）各20个，安装位置在叶片长度的80mm-160mm之间任意位置，失谐量大小可以通过单个叶片改变，也可以通过所有叶片进行改变。
所述的失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，所述失谐叶盘（2）的失谐量可以通过紧固螺帽（3）的松紧程度来控制整个叶盘的刚度和失谐量大。
本发明的优点与效果是：
该专利在发动机叶盘系统振动测量过程中，特别是在叶盘系统不同失谐量变化下，分别测量出对应的振动波形和振动特性，对于发动机叶盘系统的安装及检修提供指导工作。同时，通过失谐叶盘的实验可以进行失谐叶盘的叶片排布优化组合，保证叶盘系统分散率控制在有效范围内，保证发动机转子系统的平稳、可靠的运行。该发明可以指导制造和检修行业减少一定的工作量，大大提高生产经济性，保证设备运行的稳定性。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。
图中标号为： 1.支架 2.失谐叶盘 3.紧固螺帽 4.失谐配重块 5.激振器6.拾振器 7.功率放大器 8.示波器 9.信号发生器
其结构及组成为：支架、失谐叶盘、紧固螺帽、失谐配重块、激振器、拾振器、功率放大器、示波器、信号发生器和连接导线，失谐叶盘（2）通过支架（1）被紧固螺帽（3）所固定，信号发生器（9）功率输出信号通过连接导线（10）与功率放大器（7）相连，功率放大器（7）与激振器（5）相连，激振器（5）通过顶针在失谐叶盘（2）的下外缘激振，失谐叶盘（2）被激振后的振动频率被拾振器（6）经导线输送到示波器（8）的X通道，信号发生器（9）的频率输出口与示波器（8）的Y通道相连，失谐叶盘（2）通过失谐配重块（4）质量和位置的改变实现失谐叶盘系统失谐量的调节。
本发明的使用方法如下：
本发明主要测量叶盘系统在不同失谐量变化下，失谐叶盘的振动特性。按照附图连接好个实验设备，设备先预热10分钟，通过调节信号发生器（9）的频率和功率放大器（7）的振幅大小，使其对失谐叶盘（2）进行激振，通过拾振器（6）接收振动频率后送入示波器（8）的X通道，同时信号发生器（9）的发生信号频率送到示波器（8）的Y通道，通过示波器（8）呈现的波形判断失谐叶盘的振动特性，通过调节失谐叶盘（2）上的失谐配重块（4）的大小和位置来改变失谐叶盘（2）的失谐量变化，测量失谐叶盘（2）在不同失谐量下的振动特性。
失谐配重块（4）采用不同质量的螺栓（1g、2g、3g、5g、10g、20g）各20个，安装位置在叶片长度的80mm-160mm之间任意位置，失谐量大小可以通过单个叶片改变，也可以通过所有叶片进行改变。
失谐叶盘（2）的失谐量可以通过紧固螺帽（3）的松紧程度来控制整个叶盘的刚度和失谐量大。最后，通过实验测得的不同失谐量下失谐叶盘的振动波形分析得出结论，利用实验数据总结出失谐叶盘系统的振动特点。结合实验研究，进行失谐叶盘的叶片排布优化组合，为发动机制造行业的叶盘系统的加工和检修提供指导方向。

Claims (8)

1.失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，所述装置包括支架、失谐叶盘、紧固螺帽、失谐配重块、激振器、拾振器、功率放大器、示波器、信号发生器和连接导线，其特征在于失谐叶盘（2）通过支架（1）被紧固螺帽（3）所固定，信号发生器（9）功率输出信号通过连接导线（10）与功率放大器（7）相连，功率放大器（7）与激振器（5）相连，激振器（5）通过顶针在失谐叶盘（2）的下外缘激振，失谐叶盘（2）被激振后的振动频率被拾振器（6）经导线输送到示波器（8）的X通道，信号发生器（9）的频率输出口与示波器（8）的Y通道相连，失谐叶盘（2）通过失谐配重块（4）质量和位置的改变实现失谐叶盘系统失谐量的调节。
2.根据权利要求1所述的失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，其特征在于，失谐叶盘（2）叶轮外径500mm，内孔直径50mm，厚度10mm，叶轮上安装18个失谐量可调的叶片，叶片长度180mm，宽度20mm，厚度6mm，每个叶片沿着叶片长度方向开有长80mm、宽8mm的通槽，失谐配重块（4）安装在叶片的通槽上，失谐配重块（4）采用不同重量的螺栓，质量和位置可以随意改变，实现失谐叶盘（2）的不同失谐量调节。
3.根据权利要求1所述的失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，其特征在于，利用SFG-1023型号信号发生器（9）（5W功率输出）的功率输出端与GF200-4功率放大器（7）通过连接导线（10）（信号屏蔽线）相连，功率放大器（7）与JZQ20激振器（5）（最大激振力10公斤，最大激振振幅±5mm）相连，通过信号发生器（9）输出频率的调节，利用激振器（5）上端的顶针激振失谐叶盘（2）。
4.根据权利要求1所述的失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，其特征在于，拾振器（6）采用自制电磁线圈，安装方式采用非接触方式，与失谐叶盘（2）的安装间隙控制在3-5mm之间，拾振频率通过连接导线（信号屏蔽线）连接到示波器（8）的X通道。
5.根据权利要求1所述的失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，其特征在于，失谐叶盘（2）被激振器（5）激振后所产生的振动频率通过拾振器（6）经连接导线输入GOS-620示波器（8）的X通道，通过示波器显示的波形观察失谐叶盘（2）的振动特性，信号发生器（9）的频率输出口与示波器（8）的Y通道相连，可以利用李莎茹图原理判断失谐叶盘（2）的模态频率。
6.失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，其实验方法：按照附图连接好个实验设备，设备先预热10分钟，通过调节信号发生器（9）的频率和功率放大器（7）的振幅大小，使其对失谐叶盘（2）进行激振，通过拾振器（6）接收振动频率后送入示波器（8）的X通道，同时信号发生器（9）的发生信号频率送到示波器（8）的Y通道，通过示波器（8）呈现的波形判断失谐叶盘的振动特性，通过调节失谐叶盘（2）上的失谐配重块（4）的大小和位置来改变失谐叶盘（2）的失谐量变化，测量失谐叶盘（2）在不同失谐量下的振动特性。
7.根据权利要求6所述的失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，其特征在于，失谐配重块（4）采用不同质量的螺栓（1g、2g、3g、5g、10g、20g）各20个，安装位置在叶片长度的80mm-160mm之间任意位置，失谐量大小可以通过单个叶片改变，也可以通过所有叶片进行改变。
8.根据权利要求6所述的失谐叶盘系统振动特性测量实验装置，其特征在于，失谐叶盘（2）的失谐量可以通过紧固螺帽（3）的松紧程度来控制整个叶盘的刚度和失谐量大。
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