CN108444665A - 旋转叶片激振系统及旋转叶片振动测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种旋转叶片激振系统及旋转叶片振动测试系统，涉及叶片测试的技术领域。本发明提供的旋转叶片激振系统包括：叶片安装装置、喷气装置、供气装置和气体加热装置；叶片安装装置用于安装待测叶片；供气装置与喷气装置连通；气体加热装置连接于供气装置和喷气装置之间，用于对进入喷气装置的气体进行加热；喷气装置朝向待测叶片喷射气流。通过本发明提供的旋转叶片激振系统来进行旋转叶片的激振试验，缓解了现有技术中对旋转叶片的激振测试所存在的难以准确模拟旋转叶片在高温环境下处于气流冲击的实际工况的技术问题。

Description

旋转叶片激振系统及旋转叶片振动测试系统

技术领域

本发明涉及叶片测试的技术领域，尤其是涉及一种旋转叶片激振系统及旋转叶片振动测试系统。

背景技术

旋转机械是各行各业广泛应用的一类重要设备，旋转叶片是旋转机械的关键部件，旋转叶片的性能对旋转机械的安全性和可靠性有重要影响。疲劳是旋转叶片的主要故障模式，由振动引起的疲劳是疲劳的主要失效机制，因此对旋转叶片疲劳的研究一般从振动入手。

旋转叶片的工况比较复杂，影响叶片振动的因素较多，包括转速、压力、温度等，难以建立较为可靠的数学模型来分析振动情况，因此一般通过实验的方式来研究旋转叶片的振动情况。特别地，高温环境下工作的旋转叶片，由温度引起的蠕变对疲劳情况影响较大，导致在常温环境下进行的振动疲劳试验得出的结果往往与实际工作温度下的结果相差较大。

在旋转叶片激振测试实验中，目前常见的旋转叶片激振方式有定子激振、电磁激振、气动激振。定子激振方式存在激振不稳定的缺点，不适用于高转速的实验环境；电磁激振方式的激振力由电磁激振器产生，激振力较小；气动激振方式较为接近旋转叶片的真实工况，测试结果相比于实际工况下的振动情况误差较小。

现有技术中对旋转叶片在高温环境下的激振实验中，一般采用热电偶或石英灯等加热器对旋转叶片进行加热来模拟旋转叶片实际工况下的高温环境；这种加热方式在使用气动激振方式的情况下，激振气流和加热器发出的热量同时作用于旋转叶片上，导致在测试过程中旋转叶片的实际温度不可控，从而难以准确模拟旋转叶片的真实工况。因此，对旋转叶片在高温环境下的激振实验中，为使实验中旋转叶片的温度易于控制，一般采用定子激振方式来对旋转叶片进行激振，而定子激振方式存在激振不稳定且旋转叶片所处状况与处于气流冲击下的实际工况差别较大的缺陷。

综上所述，现有技术存在难以准确模拟旋转叶片在高温环境下处于气流冲击的实际工况的技术问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转叶片激振系统及旋转叶片振动测试系统，以缓解现有技术中对旋转叶片的激振测试所存在的难以准确模拟旋转叶片在高温环境下处于气流冲击的实际工况的技术问题。

本发明第一方面提供一种旋转叶片激振系统。本发明提供的旋转叶片激振系统包括：叶片安装装置、喷气装置、供气装置和气体加热装置；叶片安装装置用于安装待测叶片；供气装置与喷气装置连通；气体加热装置连接于供气装置和喷气装置之间，用于对进入喷气装置的气体进行加热；喷气装置朝向待测叶片喷射气流。

进一步的，供气装置包括空气缓冲罐和空气压缩机，空气缓冲罐的进气口与空气压缩机连接，空气缓冲罐的出气口与喷气装置连接，气体加热装置连接于空气缓冲罐和喷气装置之间。

进一步的，本发明提供的旋转叶片激振系统还包括叶片测试腔；叶片安装装置包括叶片安装轴，叶片安装轴伸入叶片测试腔；待测叶片连接于叶片安装轴上，并且位于叶片测试腔内；喷气装置设置于叶片测试腔的一侧，喷射的气流流向位于叶片测试腔内的待测叶片；叶片安装轴与叶片测试腔的连接处密封，喷气装置与叶片测试腔的连接处密封；叶片测试腔上设置有气体排出口，气体排出口位于待测叶片远离喷气装置的一侧。

进一步的，本发明提供的旋转叶片激振系统还包括气体抽出装置，气体抽出装置与气体排出口连通。

进一步的，本发明提供的旋转叶片激振系统还包括冷却装置，冷却装置连接于气体抽出装置和叶片测试腔之间，用于降低进入气体抽出装置的气体的温度。

进一步的，本发明提供的旋转叶片激振系统还包括第一旋转驱动装置，第一旋转驱动装置与叶片安装轴传动连接，用于驱动安装于叶片安装轴上的待测叶片绕叶片安装轴的轴线旋转。

进一步的，叶片安装轴的端部连接有用于安装待测叶片的叶片安装轮盘。

进一步的，本发明提供的旋转叶片激振系统还包括第二旋转驱动装置，第二旋转驱动装置与喷气装置传动连接，以驱动喷气装置绕叶片安装轴的轴线转动。

进一步的，本发明提供的旋转叶片激振系统包括喷气腔体、喷气隔板、激振筒和筒盖板；喷气隔板连接于喷气腔体靠近叶片安装轴的端面，喷气腔体的另一端与供气装置连通，喷气隔板上设置有多个喷气通孔，形成喷气装置；激振筒两端均设有开口，激振筒的一端连接于喷气腔体连接喷气隔板的一端；筒盖板连接于激振筒远离喷气腔体的一端，并且连接处密封；喷气隔板与筒盖板之间的激振筒内腔形成叶片测试腔，喷气腔体内的气流可通过喷气通孔进入叶片测试腔；叶片安装轴穿过筒盖板伸入叶片测试腔内；第二旋转驱动装置与喷气腔体传动连接，以驱动喷气腔体绕叶片安装轴的轴线转动。

本发明第二方面提供一种旋转叶片振动测试系统。本发明提供的旋转叶片振动测试系统包括检测传感器和上述的旋转叶片激振系统；检测传感器用于检测待测叶片激振状态下的数据。

本发明提供的旋转叶片激振系统及旋转叶片振动测试系统，涉及叶片测试的技术领域。本发明提供的旋转叶片激振系统包括：叶片安装装置、喷气装置、供气装置和气体加热装置；叶片安装装置用于安装待测叶片；供气装置与喷气装置连通；气体加热装置连接于供气装置和喷气装置之间，用于对进入喷气装置的气体进行加热；喷气装置朝向待测叶片喷射气流。使用本发明提供的旋转叶片激振系统来进行旋转叶片的激振试验，将待测叶片安装到叶片安装装置上；供气装置为喷气装置提供气流，喷气装置喷出的气流流向待测叶片，待测叶片的试验状况接近于处于气流冲击的实际工况；使用气体加热装置对进入喷气装置的气体进行加热，可便于控制流向待测叶片的气流的温度，从而准确控制待测叶片的试验温度来模拟高温环境。这样，本发明提供的旋转叶片激振系统可以使待测叶片处于气流冲击的状况，并且较为准确地控制待测叶片的试验温度，从而缓解了现有技术中对旋转叶片的激振测试所存在的难以准确模拟旋转叶片在高温环境下处于气流冲击的实际工况的技术问题。

所述的旋转叶片振动测试系统与上述的旋转叶片激振系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的旋转叶片激振系统的第一视角的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的叶片旋转激振系统的第二视角的局部示意图；

图3为本发明实施例提供的旋转叶片激振系统中叶片安装轴和轮盘的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的旋转叶片激振系统中激振筒与喷气腔体的第一视角的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的旋转叶片激振系统中激振筒与喷气腔体的第二视角的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的旋转叶片激振动测试系统中第二电涡流传感器的连接结构示意图。

图标：01-叶片测试腔；02-高温风洞；031-空气压缩机；032-空气缓冲罐；041-真空泵组；042-冷却器；05-第一旋转驱动装置；051-变频电机；052-变速箱；0521-叶片安装轴；0522-叶片安装轮盘；06-第二旋转驱动装置；061-电动机；062-皮带传动组件；07-旋转接头；0811-喷气腔体；08111-第一密封法兰；0812-激振筒；08121-第二密封法兰；082-筒盖板；083-喷气隔板；0831-喷气通孔；09-空心转动管；101-传感器安装孔；111-第二传感器固定架；112-第二电涡流传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1，本发明实施例第一方面提供一种旋转叶片激振系统。本发明实施例提供的旋转叶片激振系统包括：叶片安装装置、喷气装置、供气装置和气体加热装置；叶片安装装置用于安装待测叶片；供气装置与喷气装置连通；气体加热装置连接于供气装置和喷气装置之间，用于对进入喷气装置的气体进行加热；喷气装置朝向待测叶片喷射气流。

具体地，使用本发明实施例提供的旋转叶片激振系统来进行旋转叶片的激振试验，将待测叶片安装到叶片安装装置上；供气装置为喷气装置提供气流，喷气装置喷出的气流流向待测叶片，待测叶片的试验状况接近于处于气流冲击的实际工况；使用气体加热装置对进入喷气装置的气体进行加热，可便于控制流向待测叶片的气流的温度，从而准确控制待测叶片的试验温度来模拟高温环境。这样，本发明实施例提供的旋转叶片激振系统可以使待测叶片处于气流冲击的状况，并且较为准确地控制待测叶片的试验温度。

在一些实施例中，叶片安装装置包括固定架体和连接待测叶片的连接结构。连接结构可以为轮盘，将单个待测叶片或者多个待测叶片安装到轮盘上；轮盘可拆卸地连接在固定架体上，以根据待测叶片结构的不同选择相配合的轮盘。连接结构还可以为轴结构，可用于安装待测叶片组件，待测叶片组件包括与旋转机械转动轴连接的叶片轮盘和多个待测叶片，多个待测叶片安装在叶片轮盘上；轴结构与叶片轮盘连接；这样，可将旋转机械中的叶片轮盘和多个叶片组成的待测叶片组件作为一个整体安装到叶片安装装置上。在这些实施例中，待测叶片在实验过程中不转动，可对待测叶片进行静态激振测试。

在一些实施例中，喷气装置包括出气管，出气管的管口朝向待测叶片，出气管的另一端与供气装置连接。

在一些实施例中，喷气装置包括多个出气管，多个出气管均朝向待测叶片，并且均与供气装置连接。

在一些实施例中，喷气装置包括喷头，喷头上设置有多个出气孔，出气孔朝向待测叶片，喷头与供气装置连接。

在一些实施例中，气体加热装置包括高温风洞02，高温风洞02为一种电阻丝加热器。供气装置的出气端与高温风洞02的进气口连接，高温风洞02的出气口与喷气装置连接；供气装置供应的气体经过高温风洞02后，温度最高可加热到950℃。

在一些实施例中，喷气装置与供气装置之间的连接管路包括导热部，气体加热装置包括与导热部接触的加热管，气体加热装置产生的热量通过导热部和加热管之间的热传递来将热量传递给经过导热部的气体，从而实现对进入喷气装置的气体进行加热。

在一些实施例中，喷气装置上连接有温度传感器，通过该温度传感器检测喷气装置喷出气体的温度，并且结合设定的试验温度，调整气体加热装置的加热功率。

在一些实施例中，供气装置包括空气压缩机031，空气压缩机031可为喷气装置提供具有设定气压的气流。

在一些实施例中，供气装置包括用于与气源管路连接的供气管路。在工厂中，一般设置有用于给各类设备供应气体的气源管路，本发明实施例提供的叶片激振中的喷气装置可通过供气管路来与气源管路连接，从而就近实现气体的供应。

在一些实施例中，供气装置与喷气装置的连接管路上设置有气压调节阀，可通过气压调节阀来调节喷气装置喷出气体的压力，从而调节待测叶片受气流冲击力的大小，对待测叶片进行在不同气压条件下的试验。

进一步的，供气装置包括空气缓冲罐032和空气压缩机031，空气缓冲罐032的进气口与空气压缩机031连接，空气缓冲罐032的出气口与喷气装置连接，气体加热装置连接于空气缓冲罐032和喷气装置之间。

具体地，请参照图1，空气压缩机031排出的气体进入空气缓冲罐032中，空气缓冲罐032储存气体并供应给喷气装置，空气缓冲罐032具有稳压的作用，可按照设置压力持续为喷气装置提供气体。

在一些实施例中，空气缓冲罐032与喷气装置之间连接有调压阀，以更准确地调节进入喷气装置中的气体压力。

进一步的，本发明实施例提供的旋转叶片激振系统还包括叶片测试腔01；叶片安装装置包括叶片安装轴0521，叶片安装轴0521伸入叶片测试腔01；待测叶片连接于叶片安装轴0521上，并且位于叶片测试腔01内；喷气装置设置于叶片测试腔01的一侧，喷射的气流流向位于叶片测试腔01内的待测叶片；叶片安装轴0521与叶片测试腔01的连接处密封，喷气装置与叶片测试腔01的连接处密封；叶片测试腔01上设置有气体排出口，气体排出口位于待测叶片远离喷气装置的一侧。

具体地，在叶片测试腔01内，喷气装置喷射的气流从叶片测试腔01的一侧向待测叶片运动，并运动至叶片测试腔01的另一侧，从气体排出口排出。叶片测试腔01可减少喷气装置喷出的气体向周围扩散，使气流与待测叶片充分接触；另外，叶片测试腔01为叶片测试提供一个相对稳定的空间，有利于准确控制测试环境的温度和气压。除此之外，叶片测试腔01可减少喷气装置喷出的气体对周围环境和试验人员的影响。

在一些实施例中，本发明实施例提供的旋转叶片激振系统包括两端开口的筒体、盖体和筒体固定架，筒体固定在筒体固定架上，筒体的轴线与叶片安装轴0521的轴线重合，盖体连接在筒体靠近叶片安装轴0521的一端且密封连接，喷头连接在筒体的另一端，盖体和喷头之间的筒体内的空间形成叶片测试腔01；盖体上设置有通孔，叶片安装轴0521通过该通孔伸入筒体内。

进一步的，请参照图1，本发明实施例提供的旋转叶片激振系统还包括气体抽出装置，气体抽出装置与气体排出口连通。

具体地，气体抽出装置包括真空泵组041。真空泵组041可使叶片测试腔01中的气流通过气体排出口顺畅排出。当喷气装置喷射到叶片测试腔01中的气流在叶片测试腔01中积聚时，会导致叶片测试腔01中的压力剧增，使待测叶片所处环境的压力和温度偏离试验设置值，增大试验误差，并且还存在引发叶片测试腔01爆炸等危险，通过真空泵组041可缓解上述问题。

真空泵组041与喷气装置配合，使气流在叶片测试腔01内顺畅稳定地流动，有利于使气流按照试验设定情况来冲击待测叶片，并且使叶片测试腔01内的温度和压力更稳定和易于控制。

进一步的，本发明实施例提供的旋转叶片激振系统还包括冷却装置，冷却装置连接于气体抽出装置和叶片测试腔01之间，用于降低进入气体抽出装置的气体的温度。

具体地，冷却装置包括冷却器042。本发明实施例提供的旋转叶片激振系统中进入叶片测试腔01中的气流的温度可高达900℃，通过冷却器042降低气体排出口排出的气体的温度，可避免高温气体损坏真空泵组041，并且减小高温气体直接排放到外部环境而对环境造成的影响。

进一步的，本发明实施例提供的旋转叶片激振系统还包括第一旋转驱动装置05，第一旋转驱动装置05与叶片安装轴0521传动连接，以驱动安装于叶片安装轴0521上的待测叶片绕叶片安装轴0521的轴线旋转。

具体地，请参照图2，第一旋转驱动装置05包括变频电机051和与变频电机051传动连接的变速箱052，变频电机051与变速箱052通过联轴节连接。变速箱052的外伸轴伸入叶片测试腔01中，可作为叶片安装轴0521。

通过第一旋转驱动装置05带动叶片安装轴0521转动，可对待测叶片进行动态激振测试。变频电机051转速较高且转速易于控制，从而便于控制待测叶片在试验中的转速，并且实现以较高速度转动，以适用于高频、高阶旋转叶片的试验。

进一步的，请参照图3，叶片安装轴0521的端部连接有用于安装待测叶片的叶片安装轮盘0522。

具体地，使用本发明实施例提供的旋转叶片激振系统进行试验时，多个待测叶片沿叶片安装轮盘0522的周向连接于叶片安装轮盘0522上。

在一些实施例中，叶片安装轴0521的端部设置有第一端面齿，叶片安装轮盘0522上设置有与第一端面齿配合的第二端面齿；叶片安装轮盘0522连接到叶片安装轴0521上，第一端面齿与第二端面齿相配合，有利于叶片安装轴0521带动叶片安装轮盘0522同步转动。在试验过程，待测叶片受到气流的冲击，转动的阻力较大，通过第一端面齿和第二端面齿相配合，可减少叶片安装轮盘0522相对叶片安装轴0521发生串动，从而使待测叶片和叶片安装轮盘0522在试验过程中的转速相对于试验设定值的误差更小。

在一些实施例中，叶片安装轴0521的端部设置有与旋转机械中的叶片轮盘相配合的连接结构，可将旋转机械中的旋转叶片和叶片轮盘作为一个整体安装到叶片安装轴0521上来进行试验。

进一步的，本发明实施例提供的旋转叶片激振系统还包括第二旋转驱动装置06，第二旋转驱动装置06与喷气装置传动连接，用于驱动喷气装置绕叶片安装轴0521的轴线转动。

具体地，本发明实施例提供的旋转叶片激振系统包括空心转动管09和转动管架体，空心转动管09的一端与喷气装置连接，另一端与供气装置连接，供气装置排出的气体可通过空心转动管09传递到喷气装置中；空心转动管09通过轴承转动连接在转动管架体上，空心转动管09可相对转动管架体绕空心转动管09的轴线转动，并且带动喷气装置同步转动；空心转动管09与供气装置之间设置有旋转接头07，旋转接头07包括同轴连接的第一套和第二套，第一套可相对第二套转动，空心转动管09与第一套连接，供气装置与第二套连接，气体可从旋转接头07中通过，使空心转动管09可相对供气装置转动。

第二旋转驱动装置06包括电动机061和皮带传动组件062，皮带传动组件062包括皮带、与皮带相配合的第一皮带轮和第二皮带轮，第一皮带轮连接在空心转动管09上，第二皮带轮连接在电动机061的转轴上，皮带套设在第一皮带轮和第二皮带轮上。电动机061可通过皮带传动组件062带动空心转动管09和喷气装置转动。

在一些实施例中，皮带为V型带，V型带与第一皮带轮和第二皮带轮的接触面较大，有利于传动力矩。

通过第二旋转驱动装置06来带动喷气装置旋转，并可对喷气装置的转速进行控制，实现喷气装置在旋转状态下向待测叶片喷射气流，从而使本发明实施例提供的旋转叶片激振系统可对待测叶片进行同步或异步激振。

进一步的，请参照图2、图4和图5，本发明实施例提供的旋转叶片激振系统包括喷气腔体0811、喷气隔板083、激振筒0812和筒盖板082；喷气隔板083连接于喷气腔体0811靠近叶片安装轴0521的端面，喷气腔体0811的另一端与供气装置连通，喷气隔板083上设置有多个喷气通孔0831，形成喷气装置；激振筒0812两端均设有开口，激振筒0812的一端连接于喷气腔体0811连接喷气隔板083的一端；筒盖板082连接于激振筒0812远离喷气腔体0811的一端，且连接处密封；喷气隔板083与筒盖板082之间的激振筒0812内腔形成叶片测试腔01，喷气腔体0811内的气流可通过喷气通孔0831进入叶片测试腔01；叶片安装轴0521穿过筒盖板082伸入叶片测试腔01内；第二旋转驱动装置06与喷气腔体0811传动连接，以驱动喷气腔体0811绕叶片安装轴0521的轴线转动。

具体地，本发明实施例提供的旋转叶片激振系统包括喷气腔架体，喷气腔体0811转动连接于喷气腔架体上，可相对喷气腔架体绕喷气腔体0811的轴线转动，喷气腔体0811的轴线与叶片安装轴0521的轴线重合。本发明实施例提供的旋转叶片激振系统还包括激振筒架体，激振筒0812连接于激振筒架体上，激振筒0812的内腔与喷气腔体0811的内腔同轴。

在一些实施例中，喷气腔体0811朝向激振筒0812的端部设置有第一密封法兰08111，激振筒0812朝向喷气腔体0811的端部设置有与第一密封法兰08111配合的第二密封法兰08121。第一密封法兰08111和第二密封法兰08121之间通过螺栓连接，使喷气腔体0811和激振筒0812之间实现可拆卸地密封连接。

在一些实施例中，激振筒0812的外壁设置有传感器安装孔101，检测传感器可插入传感器安装孔101，检测传感器朝向待测叶片，并且检测传感器可在传感器安装孔101内沿轴线移动，以调整检测传感器与待测叶片之间的距离。

在一些实施例中，变频电机051的输出轴处设置有第二传感器固定架111，第二传感器固定架111设置有圆孔，检测传感器可插入该圆孔，检测传感器朝向变频电机051的输出轴，并且检测传感器可在该圆孔内沿轴线移动，以调整检测传感器与输出轴之间的距离。

在一些实施例中，筒盖板082螺纹连接在激振筒0812上。

在一些实施例中，筒盖板082上设置有供叶片安装轴0521穿过的通孔，并且叶片安装轴0521可在该通孔内相对筒盖板082转动；筒盖板082和叶片安装轴0521在连接处设置有相互配合的密封齿，以使筒盖板082与叶片安装轴0521之间通过迷宫密封结构实现密封。

喷气腔体0811远离激振筒0812的一侧连接有空心转动管09，空心转动管09的另一端通过旋转接头07与供气装置连接。第二旋转驱动装置06包括电动机061和皮带传动组件062，电动机061通过皮带传动组件062带动空心转动管09和喷气腔体0811转动。

请参照图4，在一些实施例中，多个喷气通孔0831在喷气隔板083上沿喷气腔体0811的周向均匀间隔分布。

在一些实施例中，各个喷气通孔0831上分别连接有喷嘴，以有利于气体的喷出。喷嘴螺纹连接于喷气通孔0831.

在一些实施例中，喷气隔板083上分布有多圈喷气通孔0831，每圈喷气通孔0831包括多个周向间隔分布的喷气通孔0831。

在一些实施例中，各个喷气通孔0831上分别可拆卸连接有堵丝，可通过拆卸或者安装堵丝，来调整喷气隔板083上可喷气的喷气通孔0831的数量和位置分布。

通过激振筒0812、筒盖板082、喷气隔板083和喷气腔体0811形成叶片测试腔01和喷气装置，进入喷气装置中的气流先进入喷气腔体0811中，再通过喷气通孔0831喷出，喷气腔体0811对气流有缓冲和储存的作用，使气流均匀地通过各个喷气通孔0831喷出，使气流对待测叶片的冲击更加稳定，以提高实验数据的准确性。

在一些实施例中，本发明实施例提供的旋转叶片激振系统包括机座，机座顶部设置有安装平面，安装平面上设置有T型滑轨；叶片安装装置、第一旋转驱动装置05、第二旋转驱动装置06和激振筒0812均安装到安装平面上，并通过与T型滑轨配合的滑轨螺栓进行固定。叶片安装装置、第一旋转驱动装置05、第二旋转驱动装置06和激振筒0812可在安装平面上沿T型滑轨滑动，以便于调整在机座上的位置。

在一些实施例中，本发明实施例提供的旋转叶片激振系统还包括控制单元，高温风洞02、供气装置、真空泵组041、第一旋转驱动装置05中的变频电机051和第二旋转驱动装置06中的电动机061均与控制单元信号连接。通过控制单元调节高温风洞02的加热温度、供气装置排出气体的气压、真空泵组041的抽真空的功率，来调节待测叶片的试验环境温度和受气流冲击力的大小；通过控制单元调节第一旋转驱动装置05中的变频电机051的转速和第二旋转驱动装置06中的电动机061的转速，来调节待测叶片的试验转速和喷气装置的转速，来对高频、高阶旋转叶片进行同步或异步激振。

本发明实施例第二方面提供一种旋转叶片振动测试系统。本发明实施例提供的旋转叶片振动测试系统包括检测传感器和上述的旋转叶片激振系统；检测传感器用于检测待测叶片激振状态下的数据。

在一些实施例中，由于原型叶片尺寸较大或者包括较多不规则结构，难以直接使用原型叶片进行试验，可根据动力学相似原理来制作试验叶片，对试验叶片进行试验，根据试验数据来推导原型叶片的情况。

根据原型叶片制作试验叶片的步骤如下：

(1)确定试验叶片几何尺寸参数：结合原型叶片的几何结构,确定试验叶片与原型叶片各相关参数相似比,试验叶片设计为直板叶片,试验叶片几何尺寸参数的相似关系为：

λ_a＝a_m/a_p

λ_b＝b_m/b_p

λ_h＝h_m/h_p

λ＝λ_a＝λ_b＝λ_h＝λ_x＝λ_y

其中，λ_a为叶片长度相似比，a_m为试验叶片长度，a_p为原型叶片长度，λ_b为叶片宽度相似比，b_m为试验叶片宽度，b_p为原型叶片宽度，λ_h为叶片厚度相似比，h_m为试验叶片厚度，h_p为原型叶片厚，λ_x为叶片上任一点的x轴坐标的相似比，λ_y为叶片上任一点的y轴坐标的相似比；

(2)确定试验叶片叶根半径：试验叶片安装处叶根半径的相似关系为：

λ_R＝R_m/R_p

其中，λ_R为叶根半径相似比，R_m为试验叶片叶根半径，R_p为原型叶片叶根半径；

由于试验叶片为直板叶片，故试验叶片的扭转角θ_m＝0°；

通过对模型叶片进行静态及动态振动测试所得的测试结果，可预测原型叶片的动力学特性，即预测原型叶片的静态及动态固有频率。

在一些实施例中，检测传感器包括第一电涡流传感器和第二电涡流传感器112。请参照图4，激振筒0812的外壁设置有传感器安装孔101，第一电涡流传感器插入传感器安装孔101，第一电涡流传感器朝向待测叶片，并且第一电涡流传感器可在传感器安装孔101内沿轴线移动，以调整第一电涡流传感器与待测叶片之间的距离。

在一些实施例中，激振筒0812的外壁设置有多个传感器安装孔101，多个传感器安装孔101绕激振筒0812的轴线周向间隔分布，各个传感器安装孔101中分别安装有一个第一电涡流传感器。

请参照图6，变频电机051的输出轴远离变速箱052的端部设置有第二传感器固定架111，第二传感器固定架111设置有圆孔，第二电涡流传感器112插入该圆孔，第二电涡流传感器112沿变频电机051的输出轴的法向朝向变频电机051的输出轴，并且第二电涡流传感器112可在该圆孔内沿轴线移动，以调整第二电涡流传感器112与输出轴之间的距离。

第二电涡流传感器112用于拾取变频电机051的转子到达的原始时间，进而从原始时间的测量数据中求出如位移、速度和加速度等参数。第一电涡流传感器用于拾取待测叶片到达的实际时间，进而与原始时间数据进行对比。

在待测叶片稳定旋转过程中，如果待测叶片不发生振动，则第一电涡流传感器与第二电涡流传感器112所得到的参数是一致的。当待测叶片发生下振动时，待测叶片端部相对于转动方向将会向前或向后偏移，第二电涡流传感器112拾取到的待测叶片顶部到达第二电涡流传感器112的实际时间与第一电涡流传感器所拾取的原始时间并不相等，设时间差为Δt，对时间差Δt及待测叶片顶部经过两个传感器的时间间隔进行处理，可获得待测叶片的振动位移。对某单一叶片而言，转子旋转一定圈数后，从两传感器采集得到待测叶片振动信号序列。经过频谱分析和处理，就可得到待测叶片的振动数据。

使用本发明实施例提供的叶片激振测试系统对待测叶片可进行多种形式的激振测试，包括：

(1)喷气腔体0811和激振筒0812之间固定连接，喷气腔体0811和激振筒0812均保持静止，喷气装置停止喷气。该种测试方式可用于检测待测叶片自身的振动，以研究待测叶片的疲劳特性；

(2)喷气腔体0811和激振筒0812之间固定连接，喷气腔体0811和激振筒0812均保持静止，喷气装置喷射高温气体。该种测试方式可实现高温高速同步气流激振，可探测高温高速同步气流激振环境下待测叶片的振动情况，以研究此种工况下的叶片的疲劳特性。

(3)松开第一密封法兰08111和第二密封法兰08121上的连接螺栓，喷气腔体0811可相对激振筒0812绕叶片安装轴0521的轴线转动，喷气腔体0811在第二旋转驱动装置06的驱动下转动；喷气装置喷射高温气体。该种测试方式可实现高温高速异步气流激振，可探测高温高速异步气流激振环境下待测叶片的振动情况，以研究此种工况下的叶片的疲劳特性。

在一些实施例中，检测传感器包括应变片。应变片一端连接于待测叶片，另一端与接收器连接，接收器设置于转动轴上；应变片可收集待测叶片的振动信号，接受器可接受应变片传递的信号，并将信号向外部设备传输。

最后应说明的是：本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可；以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种旋转叶片激振系统，其特征在于，包括：叶片安装装置、喷气装置、供气装置和气体加热装置；

所述叶片安装装置用于安装待测叶片；

所述供气装置与所述喷气装置连通；所述气体加热装置连接于所述供气装置和所述喷气装置之间，用于对进入所述喷气装置的气体进行加热；所述喷气装置朝向所述待测叶片喷射气流。

2.根据权利要求1所述的旋转叶片激振系统，其特征在于，所述供气装置包括空气缓冲罐和空气压缩机，所述空气缓冲罐的进气口与所述空气压缩机连接，所述空气缓冲罐的出气口与所述喷气装置连接，所述气体加热装置连接于所述空气缓冲罐和所述喷气装置之间。

3.根据权利要求2所述的旋转叶片激振系统，其特征在于，所述旋转叶片激振系统还包括叶片测试腔；所述叶片安装装置包括叶片安装轴，所述叶片安装轴伸入所述叶片测试腔；所述待测叶片连接于所述叶片安装轴上，并且位于所述叶片测试腔内；

所述喷气装置设置于所述叶片测试腔的一侧，喷射的气流流向位于所述叶片测试腔内的所述待测叶片；

所述叶片安装轴与所述叶片测试腔的连接处密封，所述喷气装置与所述叶片测试腔的连接处密封；

所述叶片测试腔上设置有气体排出口，所述气体排出口位于所述待测叶片远离所述喷气装置的一侧。

4.根据权利要求3所述的旋转叶片激振系统，其特征在于，所述旋转叶片激振系统还包括气体抽出装置，所述气体抽出装置与所述气体排出口连通。

5.根据权利要求4所述的旋转叶片激振系统，其特征在于，所述旋转叶片激振系统还包括冷却装置，所述冷却装置连接于所述气体抽出装置和所述叶片测试腔之间，用于降低进入所述气体抽出装置的气体的温度。

6.根据权利要求3-5任一项所述的旋转叶片激振系统，其特征在于，所述旋转叶片激振系统还包括第一旋转驱动装置，所述第一旋转驱动装置与所述叶片安装轴传动连接，以驱动安装于所述叶片安装轴上的所述待测叶片绕所述叶片安装轴的轴线旋转。

7.根据权利要求6所述的旋转叶片激振系统，其特征在于，所述叶片安装轴的端部连接有用于安装待测叶片的叶片安装轮盘。

8.根据权利要求6所述的旋转叶片激振系统，其特征在于，所述旋转叶片激振系统还包括第二旋转驱动装置，所述第二旋转驱动装置与所述喷气装置传动连接，用于驱动所述喷气装置绕所述叶片安装轴的轴线转动。

9.根据权利要求8所述的旋转叶片激振系统，其特征在于，所述旋转叶片激振系统包括喷气腔体、喷气隔板、激振筒和筒盖板；所述喷气隔板连接于所述喷气腔体靠近所述叶片安装轴的端面，所述喷气腔体的另一端与所述供气装置连通，所述喷气隔板上设置有多个喷气通孔，形成所述喷气装置；

所述激振筒两端均设有开口，所述激振筒的一端连接于所述喷气腔体连接所述喷气隔板的一端；所述筒盖板连接于所述激振筒远离所述喷气腔体的一端，并且连接处密封；

所述喷气隔板与所述筒盖板之间的所述激振筒内腔形成所述叶片测试腔，所述喷气腔体内的气流可通过所述喷气通孔进入所述叶片测试腔；所述叶片安装轴穿过所述筒盖板伸入所述叶片测试腔内；

所述第二旋转驱动装置与所述喷气腔体传动连接，以驱动所述喷气腔体绕所述叶片安装轴的轴线转动。

10.一种旋转叶片振动测试系统，其特征在于，包括检测传感器和如权利要求1-9任一项所述的旋转叶片激振系统；

所述检测传感器用于检测所述待测叶片激振状态下的数据。