CN109000877A - 一种冲击激励系统及基于冲击激励系统的测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冲击激励系统及基于冲击激励系统的测试系统,冲击杆安装于冲击盒内,并由电磁铁控制。冲击盒内的回弹弹簧可以确保冲击杆不与被测叶片发生二次撞击。叶片夹具系统通过叶片支撑座与底座稳固联接,以减少系统自身振动引起的杂讯。激励系统的整体位置由磁力方箱来控制。冲击杆的冲击俯/仰角通过调位支架进行调整。本发明有效地去除了以往的叶片测振实验之中因为二次撞击所产生的杂讯,使得测振系统的实验结果更加准确。本系统亦可作为除叶片之外的其它零件的测振系统的机械激振源。
Description
技术领域
本发明属于叶片测试装置,涉及一种冲击激励系统及基于冲击激励系统的测试系统。
背景技术
叶片是航空发动机中最重要的零部件之一。无论是压气机还是涡轮,其工作本质都是叶片与气流的相互作用。因而叶片的性能及寿命对于发动机的性能有着至关重要的作用。航空发动机工作过程中,叶片会一直受到气体的冲击,交变气流激振力会引起叶片的振动,当激振力频率等于叶片自振频率时就会产生共振,从而导致叶片疲劳甚至断裂。脉冲爆震涡轮发动机由于爆震发动机会产生周期性、脉冲式的推力,其叶片就会经受周期性冲击的考验,也会导致叶片振动,减少叶片寿命。
造成叶片故障的绝大部分原因是叶片的振动疲劳损伤,因而叶片的振动特性是叶片设计及机组故障诊断都必须考虑的重要问题。
为了避免航空发动机在工作过程中发生转子叶片共振故障,常常采用的方法是在航空发动机转子装配过程中对叶片进行调频和控制叶片频率的分散度,为此必须要对叶片静频——非旋转状态下的一阶固有频率进行测量。目前国内测量航空发动机叶片静频主要依靠共振法。共振法在理论上可以准确地测出叶片频率,但在实际使用过程中,该方法的精度往往受到信号发生器、功率放大器、振动台激振器等部件的设计及制造精度的影响,且需要人工判断是否发生共振,从而又引入了人为误差,因此实际精度往往较低。而且,由于共振法需要逐步改变激振力的频率才能找到叶片的共振频率,效率低下。因此提出对叶片施加脉冲激励,通过对测得的脉冲响应进行功率谱分析,辨识出叶片静频。但以往在使用冲击锤施加脉冲激励时,冲击锤常会与叶片产生二次碰撞,这样所得到的响应就不是脉冲响应,无法正确得出测量叶片静频所需的实验结果。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处,本发明提出一种冲击激励系统及基于冲击激励系统的测试系统,解决现有技术存在的二次碰撞、无法准确获得脉冲响应的问题,能够给叶片施加一个脉冲激励,测出叶片的静频。
技术方案
一种冲击激励系统,其特征在于包括固定底座1、电磁铁4、冲击盒5、回弹弹簧5-3、挡板5-7、回弹弹簧挡板5-2、多个限位轮、冲击杆6和调位支架10;冲击盒5的一端设有电磁铁4,电磁铁4的触头置于挡板5-7中心的通孔;冲击杆6穿过回弹弹簧挡板5-2和回弹弹簧5-3与电磁铁4的冲头4-1接触但不连接,挡板5-7和回弹弹簧挡板5-2与冲击盒5固连,两者之间的距离使得回弹弹簧5-3有微预紧力,挡板5-7的位置使得电磁铁4的触头且能够沿轴向移动;冲击杆6前端的行程中设有多个限位轮,沿轴向且相对设置;冲击盒5与固定底座1之间设有调位支架10,可以根据需要调整冲击盒轴线与水平面之间的角度。
在调位支架10与固定底座1之间设有磁力方箱辅助支撑块2和磁力方箱3;磁力方箱辅助支撑块2为U型结构,固定在固定底座1上,调位支架10通过螺钉连接在磁力方箱3上,磁力方箱3嵌入磁力方箱辅助支撑块2的U型结构内,且能够在U型结构内移动调位;所述由固定底座1采用具有磁力的金属材料,当调位支架10的位置调整到位后,由磁力方箱3产生的磁力与固定底座1进一步固定。
所述多个限位轮采用上下错位设置,且上轮采用圆柱限位滚轮,下轮采用V型限位滚轮。
所述多个限位轮为上轮一个圆柱限位滚轮5-6,下轮2个,为前V型限位滚轮5-4,后V型限位滚轮5-5,采用顶尖螺钉与冲击盒5固定。
在圆柱限位滚轮5-6上设有一个调整块5-9,由冲击盒体上的固定螺钉调整上轮与冲击杆6之间的距离。
一种利用所述任一项冲击激励系统的测试系统,其特征在于:将测振系统8置于冲击杆6的侧前方,被测件位于冲击杆6前端,调整调位支架10,得到位于被测件需要上午力度和角度。
测振系统8通过测振系统支撑块9固定在固定底座1上;所述测振系统支撑块9采用不具有磁力的材料。
有益效果
本发明提出的一种冲击激励系统及基于冲击激励系统的测试系统,冲击杆安装于冲击盒内,并由电磁铁控制。冲击盒内的回弹弹簧可以确保冲击杆不与被测叶片发生二次撞击。叶片夹具系统通过叶片支撑座与底座稳固联接,以减少系统自身振动引起的杂讯。激励系统的整体位置由磁力方箱来控制。冲击杆的冲击俯/仰角通过调位支架进行调整。可以通过电路控制箱精确调节电磁铁的通电时间,给予冲击杆一个冲量,然后撞击叶片,施加一个脉冲激励,同时又通过回弹弹簧有效避免了二次撞击。实验结果也得以印证,可以精确获得叶片的脉冲响应。
本发明有效地去除了以往的叶片测振实验之中因为二次撞击所产生的杂讯,使得测振系统的实验结果更加准确。本系统亦可作为除叶片之外的其它零件的测振系统的机械激振源。
附图说明
图1:冲击激励系统整体布局示意图
图2:冲击盒内部结构示意图
图3:电磁铁、冲击杆、挡板与弹簧结构示意图
图4:电磁铁与冲击杆衔接部位示意图
图5:滚棒和V型滚轮原理图
其中:1、固定底座;2、磁力方箱辅助支撑块;3、磁力方箱;4、电磁铁;4-1、电磁铁触头;5、冲击盒;5-1、冲击盒外壳;5-2、回弹弹簧挡板;5-3、回弹弹簧;5-4、前V型限位滚轮;5-5、后V型限位滚轮;5-6、圆柱限位滚轮;5-7、挡板;5-8、顶尖螺钉;5-9、调整块;6、冲击杆;7、被测叶片;8、测振系统;9、测振系统支撑块;10、调位支架。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述:
实施例包括固定底座1、磁力方箱辅助支撑块2、磁力方箱3、电磁铁4、冲击盒5、冲击盒外壳5-1、回弹弹簧挡板5-2、回弹弹簧5-3、前V型限位滚轮5-4、后V型限位滚轮5-5、圆柱限位滚轮5-6、挡板5-7、顶尖螺钉5-8、冲击杆6、被测叶片7、测振系统8、测振系统支撑块9和调位支架10。
冲击盒5的一端设有电磁铁4,电磁铁4的触头置于挡板5-7中心的通孔;冲击杆6穿过回弹弹簧挡板5-2和回弹弹簧5-3与电磁铁4的冲头4-1接触但不连接,挡板5-7和回弹弹簧挡板5-2与冲击盒5固连,两者之间的距离使得回弹弹簧5-3有微预紧力,挡板5-7的位置使得电磁铁4的触头且能够沿轴向移动;
冲击杆6前端的行程中设有3个限位轮,沿轴向且相对设置;上轮一个圆柱限位滚轮5-6,下轮2个,为前V型限位滚轮5-4,后V型限位滚轮5-5,采用顶尖螺钉与冲击盒5固定。在圆柱限位滚轮5-6上设有一个调整块5-9,由冲击盒体上的固定螺钉调整上轮与冲击杆6之间的距离。
冲击盒5与固定底座1之间设有调位支架10,可以根据需要调整冲击盒轴线与水平面之间的角度。
在调位支架10与固定底座1之间设有磁力方箱辅助支撑块2和磁力方箱3;磁力方箱辅助支撑块2为U型结构,固定在固定底座1上,调位支架10通过螺钉连接在磁力方箱3上,磁力方箱3嵌入磁力方箱辅助支撑块2的U型结构内,且能够在U型结构内移动调位;所述由固定底座1采用具有磁力的金属材料,当调位支架10的位置调整到位后,由磁力方箱3产生的磁力与固定底座1进一步固定。
将测振系统8置于冲击杆6的侧前方,被测件位于冲击杆6前端,调整调位支架10,得到位于被测件需要上午力度和角度。
测振系统8通过测振系统支撑块9固定在固定底座1上;所述测振系统支撑块9采用不具有磁力的材料。
被测叶片7先与测振系统8连接好,测振系统8通过支撑块9与底座紧固相连,大质量的支撑块9能够有效抑制测振系统自身的振动,几乎不会产生影响叶片振动信号的杂讯。
冲击杆6的尾部与电磁铁4接触但不连接。两个V型滚轮5-4、5-5及圆柱滚轮5-6共同限制了冲击杆6的运动自由度,使它只能沿着冲击盒5的轴向运动。冲击盒5内部固定有一块弹簧挡板5-2。回弹弹簧5-3一端限位于弹簧挡板5-2,另一端限位于冲击杆6尾部。
试验时,调整关闭磁力方箱3的磁力,调整好激励系统的位置后,拧开磁力方箱3的开关,使激励系统与底座固定。再调整两根调位支架10,使冲击杆6达到合适的俯仰角。使用电磁铁4给冲击杆一个冲量,使得冲击杆向前运动并与叶片相撞。冲击杆由于受到回弹弹簧的弹性力,以及撞击叶片的反弹力作用,撞击一次后迅速退回,不会与叶片发生二次撞击。此时叶片就受到一个脉冲激励,测振系统就能够测出叶片的脉冲响应,从而分析出叶片的静频。
Claims (7)
1.一种冲击激励系统,其特征在于包括固定底座(1)、电磁铁(4)、冲击盒(5)、回弹弹簧(5-3)、挡板(5-7)、回弹弹簧挡板(5-2)、多个限位轮、冲击杆(6)和调位支架(10);冲击盒(5)的一端设有电磁铁(4),电磁铁(4)的触头置于挡板(5-7)中心的通孔;冲击杆(6)穿过回弹弹簧挡板(5-2)和回弹弹簧(5-3)与电磁铁(4)的冲头(4-1)接触但不连接,挡板(5-7)和回弹弹簧挡板(5-2)与冲击盒(5)固连,两者之间的距离使得回弹弹簧(5-3)有微预紧力,挡板(5-7)的位置使得电磁铁(4)的触头且能够沿轴向移动;冲击杆(6)前端的行程中设有多个限位轮,沿轴向且相对设置;冲击盒(5)与固定底座(1)之间设有调位支架(10),可以根据需要调整冲击盒轴线与水平面之间的角度。
2.根据权利要求1所述冲击激励系统,其特征在于:在调位支架(10与固定底座(1之间设有磁力方箱辅助支撑块(2)和磁力方箱(3);磁力方箱辅助支撑块(2)为U型结构,固定在固定底座(1)上,调位支架(10)通过螺钉连接在磁力方箱(3)上,磁力方箱(3)嵌入磁力方箱辅助支撑块(2)的U型结构内,且能够在U型结构内移动调位;所述由固定底座(1)采用具有磁力的金属材料,当调位支架(10)的位置调整到位后,由磁力方箱(3)产生的磁力与固定底座(1)进一步固定。
3.根据权利要求1所述冲击激励系统,其特征在于:所述多个限位轮采用上下错位设置,且上轮采用圆柱限位滚轮,下轮采用V型限位滚轮。
4.根据权利要求1或3所述冲击激励系统,其特征在于:所述多个限位轮为上轮一个圆柱限位滚轮(5-6),下轮两个,为前V型限位滚轮(5-4),后V型限位滚轮(5-5),采用顶尖螺钉与冲击盒(5)固定。
5.根据权利要求1或2所述冲击激励系统,其特征在于:在圆柱限位滚轮(5-6)上设有一个调整块(5-9),由冲击盒体上的固定螺钉调整上轮与冲击杆(6)之间的距离。
6.一种利用权利要求1~5所述任一项冲击激励系统的测试系统,其特征在于:将测振系统(8)置于冲击杆(6)的侧前方,被测件位于冲击杆(6)前端,调整调位支架(10),得到位于被测件需要上午力度和角度。
7.根据权利要求6所述测试系统,其特征在于:测振系统(8)通过测振系统支撑块(9)固定在固定底座(1)上;所述测振系统支撑块(9)采用不具有磁力的材料。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20181214 |