CN116380383A - 一种航空发动机叶片振动测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航空发动机叶片振动测试装置，能够对航空发动机叶片振动进行有效模拟和实验，包含试验平台、第一支座、第二支座、第一轴承座、第二轴承座、第一轴承、第二轴承、柔性轴、法兰、机匣、机匣支架、叶片组件、以及激励组件。本发明能够满足对叶片振动测量非接触式与接触式方法的对比研究，对转子系统临界转速、振型及动力学响应的研究，以及不同频率与幅值的叶片振动响应机理的研究；其试验结果对叶片振动及叶片振动测量方法的科学研究具有重要的参考价值，也为生产实践中带叶轮的转子结构的设计提供可靠依据。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机叶片振动测试，尤其涉及一种航空发动机叶片振动测试装置。
背景技术
旋转叶片作为航空发动机的核心做功部件，其自身运行状态参数直接影响整个发动机系统的运转状态、工作效率和安全性能。旋转叶片在实际工作中承受极其复杂的激振力，叶片很容易发生振动，从而导致疲劳，甚至出现裂纹、折断等故障，造成严重安全事故。因此，需要对叶片振动的机理、叶片振动的实时监控进行深入研究。但现有的航空发动机叶片振动测试研究装置普遍具有以下一点或几点不足：叶片振动所需要的激励力大小不能调节或者是不易进行调节，或者是无法提供稳定的激励力；叶片振动所需要的激励装置数量与布局不能进行与增减与调节；带叶轮的转子实验器往往设计成刚性转子不能过临界，从而不能进行转子临界转速附近的叶片振动研究；不具有机匣，与真实航空发动机的叶片振动测量需要在机匣上安装传感器有所区别，不能很好的模拟真实航空发动机叶片振动测量；叶片振动所需要的激励源往往直接由气孔吹气，不能模拟出真实航空发动机的叶片所受气流激励。
因此，如何构建一种叶片所受激励力恒定且可连续调整大小，气体激励装置的数量与布局方便增减与调节，激励与真实发动机所受气流激励相似，可以过临界转速且具有机匣的叶片振动测量试验器，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种航空发动机叶片振动测试装置，能够满足对叶片振动响应机理的研究，对转子系统临界转速、振型及动力学响应的研究，以及对叶片振动进行接触式与非接触测量的研究；其试验结果对叶片振动的科学研究具有重要的参考价值。
本发明的技术方案为：
一种航空发动机叶片振动测试装置，包括试验平台、第一支座、第二支座、第一轴承座、第二轴承座、第一轴承、第二轴承、柔性轴、法兰、机匣、机匣支架、叶片组件、以及激励组件；
所述第一支座、第二支座平行设置在所述试验平台上，其上分别设有用于和所述第一轴承、第二轴承相配合的安装孔；
所述第一轴承的外圈通过所述第一轴承座固定在所述第一支座的安装孔内，内圈和所述柔性轴同轴固连；第二轴承的外圈通过所述第二轴承座固定在所述第二支座的安装孔内，内圈和所述柔性轴同轴固连；
所述法兰和柔性轴的一端同轴固连，用于和外界驱动装置相连以驱动所述柔性轴相对第一支架、第二支架转动；
所述叶片组件包含转筒和M个叶片，M为大于等于3的自然数，其中，所述转筒为圆柱体，沿轴线设有和所述柔性轴相配合的通孔，套在第一支架、第二支架之间的柔性轴上且和柔性轴同轴固连；所述M个叶片周向均匀设置在所述转筒的外壁上，均指向转筒的中心；
所述机匣为两端开口的空心圆柱体，通过所述机匣支架和所述第一轴承座固连，使得机匣套在所述M个叶片外且和所述柔性轴同轴；
所述激励组件包含集气环和N个激励气嘴，N为大于等于3的自然数；
所述集气环为空心圆环管道，和所述机匣的内壁同轴固连，其上周向均匀设有P个用于和外界高压气源相连的进气孔，P为大于等于1的自然数；
所述集气环上还周向均匀设有N个和所述激励气嘴一一对应相连的出气孔；所述N个激励气嘴和集气环上N个出气孔一一对应相连，用于将集气环中引入的高压气体喷射至叶片上，以激励叶片进行振动。
作为本发明一种航空发动机叶片振动测试装置进一步的优化方案，所述激励气嘴的喷射气流和叶片所在平面之间的夹角为45°。
作为本发明一种航空发动机叶片振动测试装置进一步的优化方案，M=6，N=6。
作为本发明一种航空发动机叶片振动测试装置进一步的优化方案，还包含引电器、转子支架和M个应变片；
所述M个应变片一一对应设置在M个叶片上，用于感应各个叶片的变形程度；
所述引电器的转子通过所述转子支架和所述柔性轴远离法兰的一端同轴固连，引电器的定子用于和外界固连并接入外界电源，引电器的转子和M个应变片电气相连；
所述柔性轴中空，所述引电器的转子和M个应变片之间的导线穿入并设置在柔性轴的空腔中。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1. 本发明能够实现不同频率与幅值的叶片振动，能够模拟真实航空发动机的叶片振动，实现叶片振动响应的机理及影响因素等研究；
2. 本发明能够实现叶轮耦合作用下的转子系统临界转速、振型及动力学响应的研究；
3. 本发明能够实现接触式叶片振动测量，也能偶实现非接触式叶片振动测量，从而实现叶片振动测量方法的对比与研究，其试验结果对叶片振动及叶片振动测量方法的科学研究具有重要的参考价值，也为生产实践中带叶轮的转子结构的设计提供可靠依据。
附图说明
图 1 为本发明的立体结构示意图。
图中，1-试验平台，2-第一支座，3-第二支座，4-第一轴承座，5-第二轴承座，6-法兰，7-柔性轴，8-转筒，9-叶片，10-机匣，11-引电器的转子，12-引电器的定子。
实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。
如图1所示，本发明公开了一种航空发动机叶片振动测试装置，包括试验平台、第一支座、第二支座、第一轴承座、第二轴承座、第一轴承、第二轴承、柔性轴、法兰、机匣、机匣支架、叶片组件、以及激励组件；
所述第一支座、第二支座平行设置在所述试验平台上，其上分别设有用于和所述第一轴承、第二轴承相配合的安装孔；
所述第一轴承的外圈通过所述第一轴承座固定在所述第一支座的安装孔内，内圈和所述柔性轴同轴固连；第二轴承的外圈通过所述第二轴承座固定在所述第二支座的安装孔内，内圈和所述柔性轴同轴固连；
所述法兰和柔性轴的一端同轴固连，用于和外界驱动装置相连以驱动所述柔性轴相对第一支架、第二支架转动；
所述叶片组件包含转筒和M个叶片，M为大于等于3的自然数，其中，所述转筒为圆柱体，沿轴线设有和所述柔性轴相配合的通孔，套在第一支架、第二支架之间的柔性轴上且和柔性轴同轴固连；所述M个叶片周向均匀设置在所述转筒的外壁上，均指向转筒的中心；
所述机匣为两端开口的空心圆柱体，通过所述机匣支架和所述第一轴承座固连，使得机匣套在所述M个叶片外且和所述柔性轴同轴；
所述激励组件包含集气环和N个激励气嘴，N为大于等于3的自然数；
所述集气环为空心圆环管道，和所述机匣的内壁同轴固连，其上周向均匀设有P个用于和外界高压气源相连的进气孔，P为大于等于1的自然数；
所述集气环上还周向均匀设有N个和所述激励气嘴一一对应相连的出气孔；所述N个激励气嘴和集气环上N个出气孔一一对应相连，用于将集气环中引入的高压气体喷射至叶片上，以激励叶片进行振动。
所述激励气嘴的喷射气流和叶片所在平面之间的夹角优先为45°，M优先取6，N优先取6。
本发明还可以进一步设置引电器、转子支架和M个应变片；
所述M个应变片一一对应设置在M个叶片上，用于感应各个叶片的变形程度；
所述引电器的转子通过所述转子支架和所述柔性轴远离法兰的一端同轴固连，引电器的定子用于和外界固连并接入外界电源，引电器的转子和M个应变片电气相连；
所述柔性轴中空，所述引电器的转子和M个应变片之间的导线穿入并设置在柔性轴的空腔中，即导线一端接引电器的转子后穿入至柔性轴的空腔中，然后再从柔性轴的空腔中穿出和个应变片连接。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种航空发动机叶片振动测试装置，其特征在于，包括试验平台、第一支座、第二支座、第一轴承座、第二轴承座、第一轴承、第二轴承、柔性轴、法兰、机匣、机匣支架、叶片组件、以及激励组件；
所述第一支座、第二支座平行设置在所述试验平台上，其上分别设有用于和所述第一轴承、第二轴承相配合的安装孔；
所述第一轴承的外圈通过所述第一轴承座固定在所述第一支座的安装孔内，内圈和所述柔性轴同轴固连；第二轴承的外圈通过所述第二轴承座固定在所述第二支座的安装孔内，内圈和所述柔性轴同轴固连；
所述法兰和柔性轴的一端同轴固连，用于和外界驱动装置相连以驱动所述柔性轴相对第一支架、第二支架转动；
所述叶片组件包含转筒和M个叶片，M为大于等于3的自然数，其中，所述转筒为圆柱体，沿轴线设有和所述柔性轴相配合的通孔，套在第一支架、第二支架之间的柔性轴上且和柔性轴同轴固连；所述M个叶片周向均匀设置在所述转筒的外壁上，均指向转筒的中心；
所述机匣为两端开口的空心圆柱体，通过所述机匣支架和所述第一轴承座固连，使得机匣套在所述M个叶片外且和所述柔性轴同轴；
所述激励组件包含集气环和N个激励气嘴，N为大于等于3的自然数；
所述集气环为空心圆环管道，和所述机匣的内壁同轴固连，其上周向均匀设有P个用于和外界高压气源相连的进气孔，P为大于等于1的自然数；
所述集气环上还周向均匀设有N个和所述激励气嘴一一对应相连的出气孔；所述N个激励气嘴和集气环上N个出气孔一一对应相连，用于将集气环中引入的高压气体喷射至叶片上，以激励叶片进行振动。
2.根据权利要求1所述的航空发动机叶片振动测试装置，其特征在于，所述激励气嘴的喷射气流和叶片所在平面之间的夹角为45°。
3.根据权利要求1所述的航空发动机叶片振动测试装置，其特征在于，M=6，N=6。
4.根据权利要求1所述的航空发动机叶片振动测试装置，其特征在于，还包含引电器、转子支架和M个应变片；
所述M个应变片一一对应设置在M个叶片上，用于感应各个叶片的变形程度；
所述引电器的转子通过所述转子支架和所述柔性轴远离法兰的一端同轴固连，引电器的定子用于和外界固连并接入外界电源，引电器的转子和M个应变片电气相连；
所述柔性轴中空，所述引电器的转子和M个应变片之间的导线穿入并设置在柔性轴的空腔中。
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| CN202310334957.9A CN116380383A (zh) | 2023-03-31 | 2023-03-31 | 一种航空发动机叶片振动测试装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116659788A (zh) * | 2023-07-27 | 2023-08-29 | 沂源县华阳能源设备有限公司 | 一种汽轮机叶轮振动性能测试装置 |
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- 2023-03-31 CN CN202310334957.9A patent/CN116380383A/zh active Pending
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| CN116659788A (zh) * | 2023-07-27 | 2023-08-29 | 沂源县华阳能源设备有限公司 | 一种汽轮机叶轮振动性能测试装置 |
| CN116659788B (zh) * | 2023-07-27 | 2023-10-13 | 沂源县华阳能源设备有限公司 | 一种汽轮机叶轮振动性能测试装置 |
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