CN110530590B - 一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台，包括由第一支撑座和第二支撑座构成的底座支撑，设置在所述第一支撑座和第二支撑座之间的榫头传力机构，固定设置在所述第一支撑座和第二支撑座正面的榫头施力机构，分别固定设置在所述第一支撑座和第二支撑座顶部的第一辅助块和第二辅助块，设置在所述第一辅助块和第二辅助块上的缘板阻尼器施力机构，设置在所述第一辅助块和第二辅助块上的叶冠施力机构，及与叶片连接的接触式测振装置。本发明提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台装置，可以同时考虑叶根、叶片缘板以及叶冠处干摩擦阻尼结构并且适用于不同形式的叶冠和多种榫头—榫槽形式。

Description

一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台

技术领域

本发明涉及叶片振动测试实验技术领域，特别涉及一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台。

背景技术

涡轮叶片是航空发动机、燃气轮机涡轮段的重要组成部件，在高温高压以及多种复杂载荷激励的影响下，极易诱发共振。由共振引起的叶片高周疲劳破坏是涡轮叶片失效的主要原因之一，因此减振抑振技术的应用对于降低叶片失效概率，提高航空发动机、燃气轮机等涡轮机械的可靠性与安全性具有重要意义。

摩擦阻尼减振是一类被广泛使用的减振方式，具有工作裕度宽、减振效果好、能够在恶劣条件下正常工作等优点。用于涡轮叶片的常见摩擦阻尼减振结构主要包括用在叶冠、缘板阻尼器、叶根榫连结构以及凸肩等部位的摩擦阻尼减振结构。

当前，涡轮叶片实验台装置只能够对具有单一干摩擦阻尼结构的叶片进行振动测试，对于多接触状态的叶片当前的涡轮叶片实验台装置并不适用。而实际上涡轮机械往往需要通过上述多个部位的摩擦阻尼减振结构的组合共同进行摩擦阻尼减振，才达到最佳的减振效果。

并且，现有的涡轮叶片实验台装置，往往只能对某种特定形状的叶片结构进行振动实验测试，对于不同形状的叶片，当前的涡轮叶片实验台装置也并不适用，缺乏足够的通用性。

为了能够最大限度地模拟涡轮叶片的真实结构，满足多接触状态涡轮叶片减振抑振研究的需求，设计开发一种真实度高、通用性好、既能有效模拟叶片各接触面间摩擦力，又能同时有效模拟叶片离心力、叶片间的相互作用力；既能对不同形式的榫连叶根结构叶片进行模拟，又能对不同形式的叶冠结构叶片进行模拟的振动测试实验装置显得十分必要。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种可以同时考虑叶根、叶片缘板以及叶冠处干摩擦阻尼结构并且适用于不同形式叶冠和多种榫头—榫槽形式的考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台，包括由第一支撑座和第二支撑座构成的底座支撑，设置在所述第一支撑座和第二支撑座之间的榫头传力机构，固定设置在所述第一支撑座和第二支撑座正面的榫头施力机构，分别固定设置在所述第一支撑座和第二支撑座顶部的第一辅助块和第二辅助块，设置在所述第一辅助块和第二辅助块上的缘板阻尼器施力机构，设置在所述第一辅助块和第二辅助块上的叶冠施力机构，及与叶片连接的接触式测振装置；所述底座支撑固定设置在振动台上实现振动模拟；所述榫头传力机构将所述榫头施力机构施加的沿叶片法向的推力转换为沿叶片展向的推力作用于叶片的叶根位置，实现叶片在旋转状态下所受的离心力模拟；所述缘板阻尼器施力机构对与叶片缘板接触的缘板阻尼器施加沿叶片展向的拉力，实现叶片在旋转状态下缘板阻尼器受到的离心力模拟；所述叶冠施力机构对相邻叶片叶冠接触时所产生的相互作用力进行模拟；

所述第一支撑座和第二支撑座为对称的相同结构，所述第一支撑座和第二支撑座的下部固定连接在一起，所述第一支撑座和第二支撑座的中上部向外凹陷形成方形空腔用于容纳所述的榫头传力机构，所述第一支撑座和第二支撑座的正面固定设置所述榫头施力机构，所述第一支撑座和第二支撑座的背部固定设置用于增加结构稳定性的第一连接板；

所述榫头施力机构包括两端分别固定在所述第一支撑座和第二支撑座侧部的壳体，及设置在所述壳体内的榫头推力螺栓、间接圆板、推力球轴承、推力板和第一力传感器，所述榫头推力螺栓螺接在所述壳体内且端部顶在所述间接圆板一侧端面，所述间接圆板的另一侧端面与所述推力板接触，所述推力球轴承设置于所述间接圆板和推力板之间以保证间接圆板和推力板之间可相对转动，所述第一力传感器设置于所述推力板和下楔形块之间；

所述缘板阻尼器施力机构包括分别固定设置在所述第一辅助块和第二辅助块内外侧中部且分别位于所述第一辅助块和第二辅助块上的一对第一通孔正下方的两个内侧滑轮和两个外侧滑轮，分别固定设置在所述第一辅助块和第二辅助块内侧下部的模拟缘板，两侧分别与所述模拟缘板和叶片缘板斜面配合且两端设有光孔的缘板阻尼器，及分别穿过缘板阻尼器上的两个光孔、两端分别绕过所述两个内侧滑轮、然后各自穿过所述第一通孔到达所述两个外侧滑轮、最后两端分别绕过所述两个外侧滑轮与施加重力器件连接的钢丝绳；

所述叶冠施力机构包括分别设置在所述第一辅助块和第二辅助块内侧上部并与叶片的叶冠相接触的模拟叶冠，分别设置在所述第一辅助块和第二辅助块内侧并能在所述第一辅助块和第二辅助块内水平滑动、且与所述模拟叶冠固定连接的叶冠传力块，及分别螺接在所述第一辅助块和第二辅助块外侧上部并顶在所述叶冠传力块外侧部的叶冠推力螺栓，所述模拟叶冠与叶冠传力块之间设置第二力传感器。

进一步地，所述榫头传力机构包括设置在所述第一支撑座和第二支撑座之间的空腔底部的固定块，设置于固定块上方承受来自所述榫头施力机构的推力的下楔形块，与下楔形块斜面倾角相同且相互接触的上楔形块，位于上楔形块上方并能穿过榫槽夹具底部的第二通孔与叶片的叶片榫头接触的传力块，及设置在所述第一连接板与下楔形块之间的弹性垫块，所述榫槽夹具的两侧设置向外伸出的凸台，所述第一支撑座和第二支撑座的顶端设置相向伸出的且与所述榫槽夹具两侧的凸台配合的延伸部，所述榫槽夹具通过两侧凸台定位并固定连接在所述第一支撑座和第二支撑座之间。

进一步地，所述榫槽夹具上部设置多个与不同形式的叶片榫头相匹配的不同形式的第一榫槽，不同榫头形式的叶片通过叶片榫头和第一榫槽之间的配合装配在所述榫槽夹具上，每个所述第一榫槽下方分别设置贯穿所述榫槽夹具底部的所述第二通孔，每个所述第二通孔与其对应的所述第一榫槽相通，所述传力块上设置与所述第二通孔形状匹配、位置对应且个数相等的凸起部，每个所述凸起部伸入对应的第二通孔内与叶片榫头接触。

进一步地，所述第一辅助块和第二辅助块的下部斜面分别设置榫头，所述第一支撑座和第二支撑座顶部与所述第一辅助块和第二辅助块下部斜面配合的斜面上分别设置与所述第一辅助块和第二辅助块的榫头相匹配的第二榫槽，所述第一支撑座和第二支撑座与所述第一辅助块和第二辅助块分别通过所述榫头和第二榫槽连接在一起，且所述第一辅助块和第二辅助块的背部固定设置用于增加结构稳定性的第二连接板。

进一步地，所述第二连接板的内侧固定设置连接板滑轮组，在模拟所述榫槽夹具上的中间叶片的缘板阻尼器受到的离心力时，所述连接板滑轮组用于将与所述缘板阻尼器连接的钢丝绳与外部施加重力的器件过渡连接。

进一步地，所述固定块与所述下楔形块、及所述上楔形块与所述下楔形块之间均采用油润滑的润滑方式；所述榫槽夹具上的第一榫槽为了与不同截面形式的叶片榫头配合，设置为燕尾型和/或枞树型的截面形式；所述模拟叶冠一端的两侧通过螺钉与所述叶冠传力块一面的两端固定连接，所述叶冠传力块另一面采用三脚设计，所述叶冠传力块三脚中的中间脚与所述叶冠推力螺栓连接，所述模拟叶冠的另一端为了与不同形式的叶冠配合可设置为锯齿形和/或平行四边形的形式。

本发明提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台具有以下优点和有益效果。

(1)考虑了涡轮叶片的多接触情形，在可以满足对多接触界面叶片进行振动测试的要求，既可以对单个叶片进行振动测试，也可以同时对两个或三个叶片进行振动测试。

(2)采用榫槽夹具可更换的设计，从而可实现对不同榫头形式的叶片进行装夹。

(3)采用模拟叶冠可更换的设计，可以实现对不同形状叶冠的叶片进行装夹。

(4)采用统一形式的模拟叶冠支撑，即叶冠推力块，采用榫头施力机构与榫头传力机构共同作用所施加的推力来模拟旋转态叶片所承受的离心力，通过力传感器可以实现对模拟离心力大小的准确控制。

(5)采用钢丝绳吊装重物的形式来模拟叶片缘板阻尼器所承受的离心力，结构简单，易于测量。

(6)采用叶冠施力机构来模拟叶片叶冠间的相互作用力，通过力传感器可以实现对模拟作用力大小的准确测量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台的第一支撑座的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台的第二支撑座的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台的辅助块的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台的榫头施力机构纵向剖视示意图；

图6为本发明实施例提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台的榫槽夹具结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台的榫槽夹具的截面图；

图8为本发明实施例提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台的榫槽夹具装卡叶片后的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台的榫槽夹具装卡叶片后的截面图；

图10为本发明实施例提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台的传力块的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台的榫槽夹具与多个叶片的装配结构示意图；

图12为本发明实施例提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台的榫头施力机构的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台的榫头施力机构横向截面图；

图14为本发明实施例提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台的缘板阻尼器的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台的叶冠施力机构剖视示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台，包括由第一支撑座1和第二支撑座22构成的底座支撑，设置在所述第一支撑座1和第二支撑座22之间的榫头传力机构，固定设置在所述第一支撑座1和第二支撑座22正面的榫头施力机构，分别固定设置在所述第一支撑座1和第二支撑座22顶部的第一辅助块5和第二辅助块20，设置在所述第一辅助块5和第二辅助块20上的缘板阻尼器施力机构，设置在所述第一辅助块5和第二辅助块20上的叶冠施力机构，及与叶片13连接的接触式测振装置。参见图1、图2和图3，第一支撑座1和第二支撑座22为对称的相同结构，第一支撑座1和第二支撑座22的下部在相同位置设置有孔径相同且同心的多个通孔49，第一支撑座1和第二支撑座22相对并列在一起，通过第一支撑座1和第二支撑座22的通孔49由螺栓2将第一支撑座1和第二支撑座22固定连接在一起形成底座支撑，构成整个实验装置的基础支撑。第一支撑座1和第二支撑座22的两侧分别设置有多个螺孔48，第一支撑座1和第二支撑座22通过螺孔48由螺栓连接固定在振动台(图中未示出)的工作台上，通过振动台的振动完成振动模拟。所述第一支撑座1和第二支撑座22的中上部向外侧凹陷形成方形空腔用于容纳所述的榫头传力机构，所述第一支撑座1和第二支撑座22的正面固定设置所述榫头施力机构23，所述第一支撑座1和第二支撑座22正面设置有多个贯穿到第一支撑座1和第二支撑座22背部的通孔50，第一支撑座1和第二支撑座22的背部通过通孔50由螺栓3固定第一连接板4，用于增强第一支撑座1和第二支撑座22之间形成的底座支撑结构的稳定性。其中，所述榫头传力机构将所述榫头施力机构施加的沿叶片13法向的推力转换为沿叶片13展向的推力作用于叶片13的叶根位置，实现叶片13在旋转状态下所受的离心力模拟；所述缘板阻尼器施力机构对与叶片缘板接触的缘板阻尼器施加沿叶片13展向的拉力，实现叶片13在旋转状态下缘板阻尼器受到的离心力模拟；所述叶冠施力机构对相邻叶片叶冠接触时所产生的相互作用力模拟。

参见图1、图2、图3和图4，所述第一辅助块5和第二辅助块20的下部斜面分别设置榫头19，所述第一支撑座1和第二支撑座22顶部外侧设置有与第一辅助块5和第二辅助块20的下部斜面相互配合的斜面，且第一支撑座1和第二支撑座22的顶部斜面上分别设置有与第一辅助块5和第二辅助块20的榫头19相匹配的第二榫槽44，所述第一支撑座1和第二支撑座22与所述第一辅助块5和第二辅助块20分别通过其斜面定位、并通过所述榫头19和第二榫槽44配合连接在一起。并且，第一辅助块5和第二辅助块20上设置有前后贯通的通孔45，第一辅助块5和第二辅助块20的背部通过通孔45由螺栓9固定第二连接板8，用于增强第一辅助块5和第二辅助块20之间结构的稳定性。。

参见图1和图5，榫头传力机构包括设置在第一支撑座1和第二支撑座22之间的空腔底部的固定块25，设置于固定块25的上方用于承受来自所述榫头施力机构的推力的下楔形块29，与下楔形块29斜面倾角相同且相互接触的上楔形块27，位于上楔形块27上方并能穿过榫槽夹具21底部的通孔与叶片13的叶片榫头39接触的传力块28，及设置在所述第一连接板4与下楔形块29之间的弹性垫块26，下楔形块29与上楔形块27斜度为1：10，为了减小摩擦，以利于固定块25与下楔形块29之间的移动、以及上楔形块27与下楔形块29之间的移动，以减小因摩擦引起的榫头推力测量时的误差，固定块25与下楔形块29、及上楔形块27与下楔形块29之间均采用油润滑。

参见图1、图2、图3、图6和图7，榫槽夹具21的两侧设置向外伸出的凸台40，第一支撑座1和第二支撑座22的顶端设置相向伸出的且与榫槽夹具21两侧的凸台40配合的延伸部41。并且，榫槽夹具21的两侧凸台40处的两端设置有通孔46，第一支撑座1和第二支撑座22与榫槽夹具21的通孔46相对应处设置有孔径相同且同心的螺孔52，榫槽夹具21通过两侧凸台40定位在第一支撑座1和第二支撑座22之间，并通过通孔46和螺孔52由螺栓将榫槽夹具21固定连接在第一支撑座1和第二支撑座22之间，当对不同榫头形式的叶片13进行装夹而需要更换不同的榫槽夹具21时，方便榫槽夹具21从第一支撑座1和第二支撑座22之间拆卸与安装。

参见图8、图9和图10，榫槽夹具21上部设置与叶片榫头39相匹配的第一榫槽42，叶片13通过叶片榫头39和第一榫槽42连接在榫槽夹具21上。第一榫槽42的下方设置贯穿榫槽夹具21底部的第二通孔38，第二通孔38与第一榫槽42相通，传力块28上设置与第二通孔38形状匹配、位置对应的凸起部43，凸起部43伸入对应的第二通孔38内与叶片榫头39接触。做为本发明的一种具体实施方式，第二通孔38为长方形且截面为凸字形，传力块28上设置有与第二通孔38形状大小相匹配的长方体性、截面为凸字形的凸起部43，传力块28的凸起部43向上伸入榫槽夹具21底部的第二通孔38内，当传力块28向上移动，凸起部43可以接触到第二通孔38上面的第一榫槽42内的叶片榫头39，可以对单个叶片进行振动测试。参见图11，当然，榫槽夹具21上部也可以设置多个与不同形式的叶片榫头39相匹配的不同形式的第一榫槽42，不同榫头形式的叶片13通过叶片榫头39和第一榫槽42之间的配合装配在榫槽夹具21上，每个第一榫槽42下方分别设置贯穿榫槽夹具21底部的第二通孔38，每个第二通孔38与其对应的第一榫槽42相通，且传力块28上设置与第二通孔38形状匹配、位置对应且个数相等的凸起部43，每个凸起部43伸入对应的第二通孔38内能够与叶片榫头39接触，,可以同时对两个或三个叶片进行振动测试。作为本发明的一种具体实施方式，本榫槽夹具21上设置三个第一榫槽42，可以安装三个不同形式的叶片进行振动测试。为了与不同截面形式的叶片榫头39配合，榫槽夹具21上的多个第一榫槽42的形式，可以设置为燕尾型、或枞树型、或既有燕尾型又有枞树型的截面形式。当榫头传力机构的作用是将榫头施力机构所产生的沿叶片法向方向的力转换为沿叶片展向方向的力以模拟离心力，其传力原理为：榫头施力系统推动置于固定块25上方的下楔形块29向内运动，挤压弹性垫板26致使其发生变形，从而下楔形块29推动上楔形块27沿竖直方向运动，进而推动传力块28向上移动，传力块28上的凸起部43穿过第一榫槽42下方的第二通孔38与叶片榫头39接触，从而实现叶片旋转时所承受的离心力的模拟。

参见图1、图2、图3、图12和图13，榫头施力机构包括两端分别固定在第一支撑座1和第二支撑座22正面的壳体23，及设置在壳体23内的榫头推力螺栓30、间接圆板31、推力球轴承32、推力板33和第一力传感器34。其中，第一支撑座1和第二支撑座22正面设置方形凹槽，方形凹槽内设置贯穿第一支撑座1和第二支撑座22前后的通孔51，壳体23与第一支撑座1和第二支撑座22的连接处设置与第一支撑座1和第二支撑座22上的方形凹槽大小深度相匹配的凸台，且壳体23上设置与第一支撑座1和第二支撑座22的通孔51位置及大小匹配的通孔47，壳体23与第一支撑座1和第二支撑座22通过凸台和方形凹槽定位，并通过通孔47和通孔51由六根螺栓24固定连接在第一支撑座1和第二支撑座22正面。所述榫头推力螺栓30从壳体23外侧螺接在壳体23内且端部顶在间接圆板31一侧端面，间接圆板31的另一侧端面与推力板33接触，所述推力球轴承32设置于间接圆板31和推力板33之间以保证间接圆板31和推力板33之间可相对转动，所述第一力传感器34设置于推力板33和下楔形块29之间。当拧紧榫头推力螺栓30，其相对于壳体23向壳体23内运动，推动间接圆板31向内挤压推力板33，推力球轴承32的作用是允许两者相对转动，推力板33推动力传感器移动，进而力传感器推动下楔形块29向内运动，推力螺栓30所施加的推力通过力传感器A34测得。

参见图1、图4和图14，缘板阻尼器施力机构包括分别固定设置在第一辅助块5和第二辅助块20内侧中部且分别位于第一辅助块5和第二辅助块20上的一对第一通孔16的正下方的两个内侧滑轮11，分别固定设置在第一辅助块5和第二辅助块20外侧中部且分别位于第一辅助块5和第二辅助块20上的一对第一通孔16的正下方的两个外侧滑轮6，分别固定设置在第一辅助块5和第二辅助块20内侧下部的模拟缘板12，两侧分别与模拟缘板12和叶片缘板15斜面配合且两端设有光孔17的缘板阻尼器35，及两根钢丝绳。一根钢丝绳分别穿过缘板阻尼器35上的两个光孔17、两端分别绕过第一辅助块5上的两个内侧滑轮11、然后各自穿过第一辅助块5上的第一通孔16到达第一辅助块5上的两个外侧滑轮6、最后两端分别绕过两个外侧滑轮6与外界施加重力器件连接，另一根钢丝绳按照相同的方法，分别穿过缘板阻尼器35上的两个光孔17、两端分别绕过第二辅助块20上的两个内侧滑轮11、然后各自穿过第二辅助块20上的第一通孔16到达第二辅助块20上的两个外侧滑轮6、最后两端分别绕过两个外侧滑轮6与外界施加重力器件连接。通过在两根钢丝绳的两端分别施加重力即可模拟叶片缘板阻尼器承受的离心力，为了使模拟叶片缘板阻尼器承受的离心力更具有准确性，根据设计，在竖直面内，滑轮所承受的力对辅助块截面形心的弯矩应当为零，即滑轮施加力的位置对称于各个辅助块的质心。

当然，当榫槽夹具21上装卡多个具有不同形式的叶片榫头39的叶片13时，还需要在第二连接板8的内侧和外侧固定设置连接板滑轮组14，并且在第二连接板8上的连接板滑轮组14的正上方设置通孔(图中未示出)，在模拟所述榫槽夹具(21)上的中间叶片(13)的缘板阻尼器(35)受到的离心力时，将第三根钢丝绳穿过缘板阻尼器35上的两个光孔17、两端分别绕过第二连接板8内侧的连接板滑轮组14、然后各自穿过连接板滑轮组14正上方的通孔到达第二连接板8外侧的连接板滑轮组14、最后钢丝绳两端分别与外界施加重力器件连接，通过在两根钢丝绳的两端分别施加重力即可模拟中间叶片的缘板阻尼器承受的离心力。

参见图1、图4和图15，叶冠施力机构包括分别设置在第一辅助块5和第二辅助块20内侧上部并与叶片13的叶冠18相接触的模拟叶冠10，分别设置在第一辅助块5和第二辅助块20内侧并能在第一辅助块5和第二辅助块20内水平滑动、且与模拟叶冠10固定连接的叶冠传力块36，及分别螺接在第一辅助块5和第二辅助块20外侧上部并顶在叶冠传力块36外侧部的叶冠推力螺栓7，所述模拟叶冠10与叶冠传力块36之间设置第二力传感器37。其中，模拟叶冠10一端的两侧通过螺钉与所述叶冠传力块36一面的两端固定连接，叶冠传力块36另一面采用三脚设计，叶冠传力块36三脚中的中间脚与叶冠推力螺栓7连接，模拟叶冠10的另一端为了与不同形式的叶冠18配合可设置为锯齿形、或平行四边形的形式。当同时分别向内拧紧第一辅助块5和第二辅助块20上的叶冠推力螺栓7，叶冠传力块36推动模拟叶冠10向叶片叶冠18移动从而完成对叶片叶冠18的作用力施加，叶片叶冠18的相互作用力大小通过第二力传感器37测得。

并且，叶片13连接的接触式测振装置，接触式测振装置包括微型加速度传感器、数据采集装置和计算机，微型加速度传感器安装在被测叶片13的指定位置进行拾振，数据采集装置采集到加速度信号后传输给计算机进行处理。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台，其特征在于：包括由第一支撑座(1)和第二支撑座(22)构成的底座支撑，设置在所述第一支撑座(1)和第二支撑座(22)之间的榫头传力机构，固定设置在所述第一支撑座(1)和第二支撑座(22)正面的榫头施力机构，分别固定设置在所述第一支撑座(1)和第二支撑座(22)顶部的第一辅助块(5)和第二辅助块(20)，设置在所述第一辅助块(5)和第二辅助块(20)上的缘板阻尼器施力机构，设置在所述第一辅助块(5)和第二辅助块(20)上的叶冠施力机构，及与叶片(13)连接的接触式测振装置；所述底座支撑固定设置在振动台上实现振动模拟；所述榫头传力机构将所述榫头施力机构施加的沿叶片(13)法向的推力转换为沿叶片(13)展向的推力作用于叶片(13)的叶根位置，实现叶片(13)在旋转状态下所受的离心力模拟；所述缘板阻尼器施力机构对与叶片缘板接触的缘板阻尼器施加沿叶片(13)展向的拉力，实现叶片(13)在旋转状态下缘板阻尼器受到的离心力模拟；所述叶冠施力机构对相邻叶片叶冠接触时所产生的相互作用力进行模拟；

所述第一支撑座(1)和第二支撑座(22)为对称的相同结构，所述第一支撑座(1)和第二支撑座(22)的下部固定连接在一起，所述第一支撑座(1)和第二支撑座(22)的中上部向外凹陷形成方形空腔用于容纳所述的榫头传力机构，所述第一支撑座(1)和第二支撑座(22)的正面固定设置所述榫头施力机构，所述第一支撑座(1)和第二支撑座(22)的背部固定设置用于增加结构稳定性的第一连接板(4)；

所述榫头施力机构包括两端分别固定在所述第一支撑座(1)和第二支撑座(22)侧部的壳体(23)，及设置在所述壳体(23)内的榫头推力螺栓(30)、间接圆板(31)、推力球轴承(32)、推力板(33)和第一力传感器(34)，所述榫头推力螺栓(30)螺接在所述壳体(23)内且端部顶在所述间接圆板(31)一侧端面，所述间接圆板(31)的另一侧端面与所述推力板(33)接触，所述推力球轴承(32)设置于所述间接圆板(31)和推力板(33)之间以保证间接圆板(31)和推力板(33)之间可相对转动，所述第一力传感器(34)设置于所述推力板(33)和下楔形块(29)之间；

所述缘板阻尼器施力机构包括分别固定设置在所述第一辅助块(5)和第二辅助块(20)内外侧中部且分别位于所述第一辅助块(5)和第二辅助块(20)上的一对第一通孔(16)正下方的两个内侧滑轮(11)和两个外侧滑轮(6)，分别固定设置在所述第一辅助块(5)和第二辅助块(20)内侧下部的模拟缘板(12)，两侧分别与所述模拟缘板(12)和叶片缘板(15)斜面配合且两端设有光孔(17)的缘板阻尼器(35)，及分别穿过缘板阻尼器(35)上的两个光孔(17)、两端分别绕过所述两个内侧滑轮(11)、然后各自穿过所述第一通孔(16)到达所述两个外侧滑轮(6)、最后两端分别绕过所述两个外侧滑轮(6)与施加重力器件连接的钢丝绳；

所述叶冠施力机构包括分别设置在所述第一辅助块(5)和第二辅助块(20)内侧上部并与叶片(13)的叶冠(18)相接触的模拟叶冠(10)，分别设置在所述第一辅助块(5)和第二辅助块(20)内侧并能在所述第一辅助块(5)和第二辅助块(20)内水平滑动、且与所述模拟叶冠(10)固定连接的叶冠传力块(36)，及分别螺接在所述第一辅助块(5)和第二辅助块(20)外侧上部并顶在所述叶冠传力块(36)外侧部的叶冠推力螺栓(7)，所述模拟叶冠(10)与叶冠传力块(36)之间设置第二力传感器(37)。

2.根据权利要求1所述的考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台，其特征在于：所述榫头传力机构包括设置在所述第一支撑座(1)和第二支撑座(22)之间的空腔底部的固定块(25)，设置于固定块(25)上方承受来自所述榫头施力机构的推力的下楔形块(29)，与下楔形块(29)斜面倾角相同且相互接触的上楔形块(27)，位于上楔形块(27)上方并能穿过榫槽夹具(21)底部的第二通孔(38)与叶片(13)的叶片榫头(39)接触的传力块(28)，及设置在所述第一连接板(4)与下楔形块(29)之间的弹性垫块(26)，所述榫槽夹具(21)的两侧设置向外伸出的凸台(40)，所述第一支撑座(1)和第二支撑座(22)的顶端设置相向伸出的且与所述榫槽夹具(21)两侧的凸台(40)配合的延伸部(41)，所述榫槽夹具(21)通过两侧凸台(40)定位并固定连接在所述第一支撑座(1)和第二支撑座(22)之间。

3.根据权利要求2所述的考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台，其特征在于：所述榫槽夹具(21)上部设置多个与不同形式的叶片榫头(39)相匹配的不同形式的第一榫槽(42)，不同榫头类型的叶片(13)通过叶片榫头(39)和第一榫槽(42)之间的配合装配在所述榫槽夹具(21)上，每个所述第一榫槽(42)下方分别设置贯穿所述榫槽夹具(21)底部的所述第二通孔(38)，每个所述第二通孔(38)与其对应的所述第一榫槽(42)相通，所述传力块(28)上设置与所述第二通孔(38)形状匹配、位置对应且个数相等的凸起部(43)，每个所述凸起部(43)伸入对应的第二通孔(38)内与叶片榫头(39)接触。

4.根据权利要求3所述的考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台，其特征在于：所述第一辅助块(5)和第二辅助块(20)的下部斜面分别设置榫头(19)，所述第一支撑座(1)和第二支撑座(22)顶部与所述第一辅助块(5)和第二辅助块(20)下部斜面配合的斜面上分别设置与所述第一辅助块(5)和第二辅助块(20)的榫头(19)相匹配的第二榫槽(44)，所述第一支撑座(1)和第二支撑座(22)与所述第一辅助块(5)和第二辅助块(20)分别通过所述榫头(19)和第二榫槽(44)连接在一起，且所述第一辅助块(5)和第二辅助块(20)的背部固定设置用于增加结构稳定性的第二连接板(8)。

5.根据权利要求4所述的考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台，其特征在于：所述第二连接板(8)的内侧固定设置连接板滑轮组(14)，在模拟所述榫槽夹具(21)上的中间叶片(13)的缘板阻尼器(35)受到的离心力时，所述连接板滑轮组(14)用于将与所述缘板阻尼器(35)连接的钢丝绳与外部施加重力的器件过渡连接。

6.根据权利要求5所述的考虑多接触状态的涡轮叶片振动测试实验台，其特征在于：所述固定块(25)与所述下楔形块(29)、及所述上楔形块(27)与所述下楔形块(29)之间均采用油润滑的润滑方式；所述榫槽夹具(21)上的第一榫槽(42)为了与不同截面形式的叶片榫头(39)配合，设置为燕尾型和/或枞树型的截面形式；所述模拟叶冠(10)一端的两侧通过螺钉与所述叶冠传力块(36)一面的两端固定连接，所述叶冠传力块(36)另一面采用三脚设计，所述叶冠传力块(36)三脚中的中间脚与所述叶冠推力螺栓(7)连接，所述模拟叶冠(10)的另一端为了与不同形式的叶冠(18)配合可设置为锯齿形和/或平行四边形的形式。

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