JPH08136406A - High speed rotation vibration testing device - Google Patents

High speed rotation vibration testing device

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Publication number
JPH08136406A
JPH08136406A JP6274107A JP27410794A JPH08136406A JP H08136406 A JPH08136406 A JP H08136406A JP 6274107 A JP6274107 A JP 6274107A JP 27410794 A JP27410794 A JP 27410794A JP H08136406 A JPH08136406 A JP H08136406A
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JP
Japan
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vibration
specimen
vacuum container
test piece
strain sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP6274107A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Nakasu
健一 中洲
Ryoichi Sato
亮一 佐藤
Yoshihisa Goshima
義久 五嶋
Hidetomo Taguchi
英知 田口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MARUWA DENKI KK
IHI Corp
Original Assignee
MARUWA DENKI KK
IHI Corp
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Publication date
Application filed by MARUWA DENKI KK, IHI Corp filed Critical MARUWA DENKI KK
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Publication of JPH08136406A publication Critical patent/JPH08136406A/en
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  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

PURPOSE: To perform accurate validation test for specimen by providing an exciting means arranged in a space around the rotation range of a rotary shaft and a specimen arranged rotatively inside a vacuum vessel in which vibration is given by means of magnetic field. CONSTITUTION: A rotary shaft 5 is arranged inside a vacuum vessel 1 with the shaft being connected to a rotation drive source 4, the lower part thereof is engaged with a rotor vibration stop 6, and a flange-shaped support body on which a specimen A is to be mounted on the way is provided. A plurality of excitation means 11 is arranged at constant intervals in the rotation direction around the rotation range of the specimen A, and the specimen A is magnetized by means of a magnetic field formed between the specimen A or that support body, and vibration is generated. When the specimen A is magnetized with it rotated, vibration is given to the specimen A. The vibration status of the specimen A is detected by means of a distortion sensor, and acquisition of desired data is performed by a wing vibration measuring unit 14, an FFT analyzer 15, a data recorder 17, etc.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高速回転振動試験装置
に係り、特に、高速回転の場で使用するタービン動翼の
ように、遠心加速度と流体力による振動とが重畳して作
用する場合の強度評価技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed rotation vibration test apparatus, and particularly to a case where centrifugal acceleration and vibration due to fluid force act in superposition as in a turbine rotor blade used in a high-speed rotation field. It is related to the strength evaluation technology of.

【0002】[0002]

【従来の技術】航空機エンジン部品等の高速回転をする
回転体の強度を検証する方法の一つに、遠心力によって
供試体が破壊に至るまで回転数を上げて、回転強度を調
べるいわゆるスピン試験が行なわれる。
2. Description of the Related Art One of the methods for verifying the strength of a rotating body that rotates at high speed, such as aircraft engine parts, is the so-called spin test in which the rotating speed is increased by centrifugal force until the specimen is destroyed and the rotating strength is examined. Is performed.

【0003】航空機エンジン部品用構造材料としては、
炭素繊維強化炭素複合材料、ガラス繊維強化プラスチッ
ク(FRP)、その複合材、及びセラミックス等が検討
されている。これらの材料によって、タービンディスク
等を製造した場合には、材料、使用繊維、製造法等によ
って機械特性が大きく異なるため、回転破壊試験により
強度の検証を行なうことが重要になる。供試体の破壊回
転数は25000〜60000rpmに及ぶものと考え
られる。
As structural materials for aircraft engine parts,
Carbon fiber reinforced carbon composite materials, glass fiber reinforced plastics (FRP), composite materials thereof, ceramics and the like have been studied. When a turbine disk or the like is manufactured from these materials, the mechanical characteristics greatly differ depending on the material, the fibers used, the manufacturing method, etc. Therefore, it is important to verify the strength by a rotary fracture test. The breaking rotation speed of the test piece is considered to reach 25,000 to 60,000 rpm.

【0004】破壊回転数までの高速回転を行なう場合の
関連技術として、例えば、先端材料技術協会が発行した
「第4回 先端材料技術シンポジウム論文集」に記載さ
れ、平成5年6月8日に東京大学 山上会館において発
表された「ACCタービンディスクの回転破壊試験<第
一報>」と題する講演論文(八田博志・向後保雄・大蔵
明光・棚次亘弘・大鍋寿一・赤間信也・佐藤亮一)があ
る。該講演論文には、供試体であるディスクを回転破壊
試験装置の真空容器の内部に収納するとともに、供試体
の周囲を真空雰囲気にして、風損の発生を防止しながら
回転数を上げ、破片をフェルト及びタイヤで回収する技
術が掲載されている。
As a related technology for performing high-speed rotation up to the breaking rotation speed, for example, it is described in "The 4th Symposium on Advanced Material Technology Symposium" published by Japan Society for Advanced Materials Technology, and published on June 8, 1993. Lecture paper entitled "Rotary Fracture Test of ACC Turbine Disk <First Report>" presented at Yamagami Kaikan, University of Tokyo is there. In this lecture paper, the disk as the test piece was housed inside the vacuum container of the rotary destruction tester, and the circumference of the test piece was placed in a vacuum atmosphere to increase the number of rotations while preventing the occurrence of windage loss. The technology of collecting with a felt and tire is posted.

【0005】一方、供試体がガスタービン動翼である場
合には、遠心加速度による内部応力に、流体力の振動に
よる励振力が重畳して作用することになるため、ガスタ
ービン動翼等の部材の強度評価には、実際の使用条件下
で強度試験を実施することが適切であるものの、実機に
おける計測の実施は、様々な制約を受けて実行不可能の
例が多い。
On the other hand, when the test piece is a gas turbine rotor blade, the internal stress due to the centrifugal acceleration is combined with the excitation force due to the vibration of the fluid force, so that the member such as the gas turbine rotor blade is used. Although it is appropriate to perform the strength test under the actual use condition for the strength evaluation of, the measurement in the actual machine is often impractical due to various restrictions.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述したスピン試験及
び回転破壊試験装置においては、供試体を真空容器の内
部に収納して、空力的摩擦抵抗ゼロの環境条件下で行な
われるため、遠心加速度による内部応力の程度を評価す
る(強度評価をする)ことができるが、実働状態の振動
を想定した複合的な試験への適用が困難である。
In the above-described spin test and rotary rupture test apparatus, the test piece is housed in a vacuum container and is operated under an environmental condition of zero aerodynamic friction resistance. Although the degree of internal stress can be evaluated (strength evaluation), it is difficult to apply it to a composite test assuming vibration in actual working conditions.

【0007】本発明は、これらの課題に鑑みてなされた
もので、以下の目的を有している。 a)実機での使用環境条件を再現して試験精度を高め、
確実な実証を行なうこと。 b)振動状態や共振状態における振動試験データの収集
を可能とすること。 c)振動条件の設定を容易にするとともに、応用範囲を
拡大すること。 d)実機による使用条件と等価的な試験に加えて、使用
条件の範囲を越えた試験を可能とすること。
The present invention has been made in view of these problems and has the following objects. a) To improve the test accuracy by reproducing the actual operating environment conditions,
Make sure that it is proven. b) To be able to collect vibration test data in a vibration state or a resonance state. c) Make it easy to set vibration conditions and expand the range of applications. d) In addition to the test equivalent to the actual operating conditions, it should be possible to perform tests that exceed the operating conditions.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】真空容器の内部で供試体
を高速回転させて振動試験を行なう装置として、真空容
器の内部に回転可能に配され回転駆動源により回転駆動
される回転シャフトと、供試体の回転範囲の周囲に回転
方向に間隔を空けて配され供試体またはその支持体との
間の磁場により供試体に振動を付与する励振手段とを具
備する構成が採用される。供試体またはその支持体に
は、必要に応じて強磁性箔膜が貼付される。励振手段と
して、直流電磁石が採用され、該直流電磁石には、直流
電流を供給するとともに、電流の大きさを設定する電磁
加振コントローラが接続され、該電磁加振コントローラ
は、真空容器の外部に配される。そして、供試体には、
振動変位を検出する歪みセンサが配されるとともに、該
歪みセンサに信号伝送手段が配され、該信号伝送手段
が、回転シャフトに配され歪みセンサに接続状態のスリ
ップリングと、該スリップリングに接続状態に配され歪
みセンサの検出信号を真空容器の外部に伝送する信号伝
送線とを具備する構成が付加される。真空容器の外部に
は、振動変位データを処理するための翼振動計測装置、
振動波形解析手段及びキャンベル解析装置等が配され
る。
As a device for performing a vibration test by rotating a test piece at a high speed inside a vacuum container, a rotary shaft rotatably arranged inside the vacuum container and rotationally driven by a rotary drive source, A structure is provided around the rotation range of the test piece, which is arranged at intervals in the rotation direction, and includes excitation means for applying vibration to the test piece by a magnetic field between the test piece or its support. A ferromagnetic foil film is attached to the sample or its support, if necessary. A direct current electromagnet is adopted as the excitation means, and a direct current is supplied to the direct current electromagnet, and an electromagnetic excitation controller that sets the magnitude of the current is connected to the electromagnetic excitation controller. Will be distributed. And for the specimen,
A strain sensor for detecting the vibration displacement is arranged, and a signal transmitting means is arranged in the strain sensor, and the signal transmitting means is arranged in the rotating shaft and connected to the strain sensor, and the slip ring is connected to the slip ring. And a signal transmission line for transmitting the detection signal of the strain sensor to the outside of the vacuum container. Outside the vacuum container, a blade vibration measuring device for processing vibration displacement data,
A vibration waveform analysis means, a Campbell analysis device, etc. are arranged.

【0009】[0009]

【作用】供試体は、回転シャフトの回りに一体に取り付
けらた状態で真空容器の内部に収納される。供試体が強
磁性体でない場合には、供試体またはその支持体に強磁
性箔膜が貼付されて励振力が付与される。真空容器の内
部を真空状態にして、回転駆動源の作動により回転シャ
フトを回転駆動し、供試体に遠心力を作用させて遠心力
に基づく内部応力を発生させる。励振手段における電磁
加振コントローラの作動により、電磁石に直流磁場を発
生させると、回転する供試体が磁化されることより、回
転シャフトが1回転する毎に電磁石の数だけ供試体が繰
り返し磁化され、この磁化により供試体に振動が付与さ
れる。そして、振幅は、供給する直流電流の大きさによ
って設定され、加速度及び振動数は、回転シャフトの回
転数と電磁石数との積によって設定される。供試体の振
動変位は、歪みセンサにより検出され、歪みセンサの検
出信号が、信号伝送手段のスリップリング及び信号伝送
線により回転部分から非回転部分へと伝送され、翼振動
計測装置、振動波形解析手段及びキャンベル解析装置等
により必要な処理がなされる。
The specimen is housed inside the vacuum container while being integrally attached around the rotary shaft. When the test piece is not a ferromagnetic material, a ferromagnetic foil film is attached to the test piece or its support to give an exciting force. The inside of the vacuum container is placed in a vacuum state, and the rotary shaft is rotated by the operation of the rotary drive source, and a centrifugal force is applied to the sample to generate an internal stress based on the centrifugal force. When a direct-current magnetic field is generated in the electromagnet by the operation of the electromagnetic excitation controller in the excitation means, the rotating test piece is magnetized, so that the test piece is repeatedly magnetized by the number of electromagnets each time the rotating shaft makes one rotation, Vibration is applied to the test piece by this magnetization. The amplitude is set by the magnitude of the DC current supplied, and the acceleration and the vibration frequency are set by the product of the rotation speed of the rotating shaft and the number of electromagnets. The vibration displacement of the sample is detected by the strain sensor, and the detection signal of the strain sensor is transmitted from the rotating part to the non-rotating part by the slip ring and the signal transmission line of the signal transmitting means, and the blade vibration measuring device and the vibration waveform analysis are performed. Necessary processing is performed by the means, the Campbell analyzer, and the like.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明に係る高速回転振動試験装置の
一実施例について、図1ないし図6に基づいて説明す
る。各図において、符号1は真空容器、2は緩衝ブロッ
ク、3A,3Bは支持構造物、4は回転駆動源(エアタ
ービン)、5は回転シャフト、6はロータ振れ止め、7
は監視窓、Aは供試体、11は励振手段、12は歪みセ
ンサ、13は信号伝送手段である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the high speed rotary vibration test apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In each drawing, reference numeral 1 is a vacuum container, 2 is a buffer block, 3A and 3B are support structures, 4 is a rotary drive source (air turbine), 5 is a rotary shaft, 6 is a rotor steady rest, and 7
Is a monitoring window, A is a specimen, 11 is an excitation means, 12 is a strain sensor, and 13 is a signal transmission means.

【0011】前記真空容器1は、図1に示すように、そ
の胴部1aと上蓋1bとの間を密封し得るものが適用さ
れ、内部に、緩衝ブロック2、支持構造物3A,3B、
回転シャフト5、ロータ振れ止め6等が配される。
As shown in FIG. 1, the vacuum container 1 is a vacuum container that can seal between a body 1a and an upper lid 1b, and has a buffer block 2 and support structures 3A and 3B inside.
A rotating shaft 5, a rotor steady rest 6, and the like are arranged.

【0012】前記緩衝ブロック2は、図1に示すよう
に、真空容器1の内部に、回転部分の外側を囲むように
立設状態に配される。
As shown in FIG. 1, the buffer block 2 is arranged inside the vacuum container 1 in a standing state so as to surround the outside of the rotating portion.

【0013】一方の支持構造物3Aは、図1に示すよう
に、真空容器1の内部に上蓋1bに対して吊持状態の吊
持ロッド3aと、該吊持ロッド3aに接続され水平状態
に配されロータ振れ止め6等を取り付ける取り付けフレ
ーム3bと、これらを一体化するナット等の締結具3c
とを有している。そして、他方の支持構造物3Bは、一
方の支持構造物3Aと回転シャフト5との間に介在状態
に配され、図5及び図6に示すように、真空容器1の上
蓋1bの下に吊持状態の吊持ブラケット3dと、該吊持
ブラケット3dに取り付けられ上下寸法を調整するため
の摺動部分を有する調整スリーブ3eと、これらを固定
するボルト・ナット等の締結具3fとを有するもの等が
適用される。
As shown in FIG. 1, one supporting structure 3A is a suspension rod 3a which is suspended inside the vacuum vessel 1 with respect to an upper lid 1b, and a suspension rod 3a which is connected to the suspension rod 3a and is in a horizontal state. A mounting frame 3b which is arranged to mount the rotor steady rest 6 and the like, and a fastener 3c such as a nut for integrating these
And have. The other support structure 3B is disposed between the one support structure 3A and the rotary shaft 5 and is hung under the upper lid 1b of the vacuum container 1 as shown in FIGS. 5 and 6. A suspension bracket 3d in a held state, an adjustment sleeve 3e attached to the suspension bracket 3d and having a sliding portion for adjusting the vertical dimension, and a fastener 3f such as a bolt or a nut for fixing these. Etc. apply.

【0014】前記回転駆動源4は、図1に示すように、
真空容器1の上蓋1bの上に搭載されて回転力を発生さ
せるもので、前述したような高い回転数(25000〜
60000rpm)を比較的容易に得るために、エアタ
ービン等が適用される。
The rotary drive source 4 is, as shown in FIG.
It is mounted on the upper lid 1b of the vacuum container 1 to generate a rotational force, and has a high rotational speed (25000 to 2500) as described above.
In order to obtain (60000 rpm) relatively easily, an air turbine or the like is applied.

【0015】前記回転シャフト5は、真空容器1の内部
に、回転駆動源4に接続状態に配され、その下部がロー
タ振れ止め6に係合するとともに、途中に供試体Aを取
り付けるためのフランジ状の支持体5aが設けられる。
The rotary shaft 5 is arranged inside the vacuum container 1 in a state of being connected to the rotary drive source 4, the lower part of which engages with the rotor steady rest 6 and a flange for mounting the sample A on the way. A support 5a having a shape of a circle is provided.

【0016】前記ロータ振れ止め6は、図1に示すよう
に、回転部分(ロータ)を上下位置に分けて回転可能に
支持するもので、上蓋1bに取り付けられる上部軸受け
部6aと、支持構造物3の取り付けフレーム3bに取り
付けられ通常回転時に回転シャフト5の下部と非接触状
態を保持して回転シャフト5の振れが大きい場合にその
振れ止めを行なう下部軸受け部6bとを有している。
As shown in FIG. 1, the rotor steady rest 6 rotatably supports a rotating portion (rotor) at upper and lower positions and is rotatably supported. The upper bearing portion 6a attached to the upper lid 1b and a supporting structure. 3 has a lower bearing portion 6b which is attached to the mounting frame 3b of No. 3 and which holds the lower portion of the rotary shaft 5 in a non-contact state during normal rotation and prevents the swing of the rotary shaft 5 when the shake is large.

【0017】前記監視窓7は、真空容器1の上蓋1bの
一部に配されて、内部の供試体Aを監視するものであ
り、該監視窓7の外には、供試体Aの状況を映像化する
ための高速ビデオカメラ、真空容器1の内部の照明を行
なうためのハロゲンランプ等の照明具等が必要に応じて
設置される。
The monitoring window 7 is arranged in a part of the upper lid 1b of the vacuum container 1 to monitor the sample A inside, and the condition of the sample A is observed outside the monitoring window 7. A high-speed video camera for visualizing, an illuminator such as a halogen lamp for illuminating the inside of the vacuum container 1, and the like are installed as necessary.

【0018】前記励振手段11は、供試体Aの回転範囲
Dの周囲に、回転方向に等間隔を空けて複数配されて、
供試体Aまたはその支持体5aとの間に形成される磁場
により供試体Aを磁化して振動を発生させるものであ
る。
A plurality of the excitation means 11 are arranged around the rotation range D of the sample A at equal intervals in the rotation direction,
The magnetic field formed between the sample A or its support 5a magnetizes the sample A to generate vibration.

【0019】該励振手段11は、図1ないし図6に示す
ように、支持構造物3Bにおける調整スリーブ3eの内
側に、各供試体Aに対して半径方向に対向するように、
図2及び図3に示すように複数配される小型の直流電磁
石11aまたは大型の直流電磁石11bを有していると
ともに、供試体Aが強磁性体でない場合には、図4に示
すように、供試体Aまたはその支持体5aの表面に強磁
性箔膜11cが貼付状態に配される。さらに、直流電磁
石11a,11bには、図1に示すように、直流電流の
供給と該直流電流の大きさの設定とを行なうための電磁
加振コントローラ11dが配されるとともに、該電磁加
振コントローラ11dは、真空容器1の外部に配され
て、給電線11eと上蓋1bに配された接続プラグ11
fとにより、各直流電磁石11a,11bに接続され
る。なお、図5にあっては、複数の直流電磁石11bで
形成される合成磁界を供試体Aに交差させるようにして
いる。
As shown in FIGS. 1 to 6, the excitation means 11 is arranged inside the adjustment sleeve 3e in the support structure 3B so as to face each specimen A in the radial direction.
As shown in FIG. 4, when the sample A is not a ferromagnetic material while having a plurality of small DC electromagnets 11a or large DC electromagnets 11b arranged as shown in FIG. 2 and FIG. The ferromagnetic foil film 11c is placed on the surface of the sample A or its support 5a in a stuck state. Further, as shown in FIG. 1, the DC electromagnets 11a and 11b are provided with an electromagnetic vibration controller 11d for supplying a DC current and setting the magnitude of the DC current, and the electromagnetic vibration controller 11d is also provided. The controller 11d is arranged outside the vacuum container 1 and is provided on the power supply line 11e and the upper lid 1b.
and f are connected to the DC electromagnets 11a and 11b. In FIG. 5, the composite magnetic field formed by the plurality of DC electromagnets 11b is made to intersect the sample A.

【0020】前記歪みセンサ12は、図4に示すよう
に、供試体Aの表面の必要箇所に、振動変位を検出する
ために配されるものであり、該歪みセンサ12の検出信
号は、信号伝送手段13により真空容器1の外に伝送さ
れる。なお、歪みセンサ12には、磁界を横切ることに
より発生する誘導起電力を相殺する補償回路が付加さ
れ、歪み状況のデータを高S/N比のもとで検出するよ
うに設定される。
As shown in FIG. 4, the strain sensor 12 is arranged at a required position on the surface of the specimen A to detect a vibration displacement, and the detection signal of the strain sensor 12 is a signal. It is transmitted to the outside of the vacuum container 1 by the transmission means 13. The strain sensor 12 is added with a compensating circuit for canceling the induced electromotive force generated by crossing the magnetic field, and is set so as to detect strain condition data under a high S / N ratio.

【0021】該信号伝送手段13は、図1及び図4に示
すように、回転シャフト5の中心穴等を経由して真空容
器1の外まで気密状態に引き出される信号伝送線13a
と、回転シャフト5の上部に配され信号伝送線13aに
おける回転部分と非回転部分との接続を行なうためのス
リップリング13bとを有している。
The signal transmission means 13 is, as shown in FIGS. 1 and 4, a signal transmission line 13a which is pulled out to the outside of the vacuum container 1 in an airtight state via a central hole of the rotary shaft 5 or the like.
And a slip ring 13b arranged on the upper part of the rotating shaft 5 for connecting a rotating portion and a non-rotating portion of the signal transmission line 13a.

【0022】また、スリップリング13bには、翼振動
計測装置14,FFTアナライザー15,X−Yプロッ
ター16,データレコーダー17,キャンベル解析装置
18等が接続されて、歪みセンサ12の検出データにつ
いての記録、解析、表示等が行なわれる。
Further, a blade vibration measuring device 14, an FFT analyzer 15, an XY plotter 16, a data recorder 17, a Campbell analyzing device 18, etc. are connected to the slip ring 13b to record the detection data of the strain sensor 12. , Analysis, display, etc. are performed.

【0023】なお、回転シャフト5には、回転摩擦部分
の潤滑や冷却を行なうための潤滑,冷却油供給源19が
接続される。
A lubricating / cooling oil supply source 19 for lubricating and cooling the rotating friction portion is connected to the rotating shaft 5.

【0024】このように構成されている高速回転振動試
験装置であると、図1に示すように、真空容器1の内部
に供試体Aを組み付けた状態で、真空引きを行なって所
望の真空度まで高めておいて、回転駆動源4の作動によ
って供試体Aを回転させることにより、高速回転状態の
振動試験が実施される。
In the high-speed rotary vibration test apparatus having the above-described structure, as shown in FIG. 1, the sample A is assembled inside the vacuum container 1 and a vacuum is drawn to obtain a desired degree of vacuum. Then, the test piece A is rotated by the operation of the rotary drive source 4 to perform a vibration test in a high-speed rotation state.

【0025】真空容器1の内部を真空状態にして、回転
駆動源4の作動により回転シャフト5を回転駆動して、
供試体Aを高速回転状態とした場合には、空力的摩擦が
発生せず実質的に空気抵抗を受けないため、供試体Aに
は、遠心力に基づく内部応力のみが発生する。この場合
の内部応力は、回転数と回転範囲Dの直径により設定さ
れる。
The inside of the vacuum container 1 is evacuated, and the rotary shaft 5 is rotated by the operation of the rotary drive source 4.
When the sample A is rotated at a high speed, aerodynamic friction does not occur and the air resistance is not substantially received. Therefore, only internal stress based on the centrifugal force occurs in the sample A. The internal stress in this case is set by the rotation speed and the diameter of the rotation range D.

【0026】供試体Aが回転させられている状態で、励
振手段11における電磁加振コントローラ11dを作動
させ、直流電磁石11a,11bの一方に対して直流電
流を給電して、全部または必要個数に直流磁場を発生さ
せて供試体Aの磁化を行なうと、回転シャフト5が1回
転する毎に、直流電磁石11a,11bの励磁数だけ供
試体Aが繰り返し磁化されることになり、磁化時の吸引
力に基づいて供試体Aに振動が付与されることになる。
この場合の加速度及び振動数は、回転数と選択した直流
電磁石11a,11bの数との積で設定され、かつ、振
幅は、直流電流の大きさ及び直流電磁石11a,11b
の種類の選定によって設定される。そして、直流電磁石
11a,11bの切り替え及び使用個数は、供試体Aの
実働時の共振周波数が、回転数の何次に相当するか、そ
れらを何回転の回転数で再現させるかにより設定され
る。したがって、供試体Aの内部応力に対応して、所望
の振動条件を設定することができる。
With the specimen A being rotated, the electromagnetic excitation controller 11d in the excitation means 11 is operated to supply a DC current to one of the DC electromagnets 11a and 11b, so that all or a required number of them are supplied. When a DC magnetic field is generated to magnetize the sample A, the sample A is repeatedly magnetized by the number of excitations of the DC electromagnets 11a and 11b every time the rotating shaft 5 makes one rotation, and the magnetizing attraction during the magnetization occurs. Vibration is applied to the sample A based on the force.
The acceleration and the frequency in this case are set by the product of the number of rotations and the number of the selected DC electromagnets 11a and 11b, and the amplitude is the magnitude of the DC current and the DC electromagnets 11a and 11b.
It is set by selecting the type of. Then, the switching of the DC electromagnets 11a and 11b and the number to be used are set depending on what number of revolutions the resonance frequency of the specimen A in actual operation corresponds to, and how many revolutions they are to be reproduced. . Therefore, a desired vibration condition can be set according to the internal stress of the sample A.

【0027】供試体Aの振動状況は、歪みセンサ12に
より検出されて、信号伝送手段13の信号伝送線13
a、スリップリング13bにより、回転部分から非回転
部分へと伝送され、翼振動計測装置14,FFTアナラ
イザー15,X−Yプロッター16,データレコーダー
17,キャンベル解析装置18等により所望のデータの
収集が行なわれる。
The vibration state of the specimen A is detected by the strain sensor 12, and the signal transmission line 13 of the signal transmission means 13 is detected.
a, the slip ring 13b transmits from the rotating part to the non-rotating part, and the desired data is collected by the blade vibration measuring device 14, the FFT analyzer 15, the XY plotter 16, the data recorder 17, the Campbell analyzing device 18, etc. Done.

【0028】図2及び図3は、励振手段11における直
流電磁石11a,11bの配置例を示すもので、前述し
たように回転数の複数倍の振動数を付与(励磁)するた
め、支持構造物3Bにおける調整スリーブ3eに対して
内向状態に、図2にあっては、24個の小型の直流電磁
石11aが回転方向に等間隔で取り付けられ、図3にあ
っては、12個の大型の直流電磁石11bが回転方向に
等間隔で取り付けられている。これらの直流電磁石11
a,11bを調整スリーブ3eの昇降あるいは交換する
ことによって、回転数の整数倍の励磁が可能になる。
FIGS. 2 and 3 show an example of the arrangement of the DC electromagnets 11a and 11b in the excitation means 11. As described above, the support structure is provided in order to give (excite) a frequency that is a multiple of the rotation speed. In FIG. 2, 24 small DC electromagnets 11a are attached at equal intervals in the rotational direction inwardly with respect to the adjusting sleeve 3e in 3B, and in FIG. The electromagnets 11b are attached at equal intervals in the rotation direction. These DC electromagnets 11
By raising or lowering or replacing the adjusting sleeve 3e with a or 11b, it is possible to excite an integral multiple of the rotation speed.

【0029】次いで図7に基づき、キャンベル線図の例
について説明する。ここでいうキャンベル線図は、回転
数の上昇につれて、供試体がどのような振動挙動を示す
かを一つの線図上で表わすものである。つまり、供試体
の回転数が上昇するにつれて、供試体が電磁石数量の整
数倍で共振状態を示すことから、その供試体の共振周波
数、振動応答量を把握することができる。回転駆動され
ている供試体に、励磁力による外力が作用すると、その
励振周波数と供試体の固有振動数とが一致した時点で供
試体に共振が生じる。さらに回転数が上昇すると励振周
波数も高くなり、これが供試体の固有振動数の整数倍の
共振周波数と一致した時点で、さらに共振が生じる。歪
みセンサ12で検出された歪み信号は、翼振動計測装置
14を経て、FFTアナライザー15,X−Yプロッタ
ー16,データレコーダー17及びキャンベル解析装置
18により、周波数スペクトル及びキャンベル線図とし
て出力される。
Next, an example of the Campbell diagram will be described with reference to FIG. The Campbell diagram referred to here is a diagram that shows what kind of vibration behavior the sample exhibits as the number of revolutions increases. That is, as the number of rotations of the test piece increases, the test piece shows a resonance state at an integral multiple of the number of electromagnets, so that the resonance frequency and vibration response amount of the test piece can be grasped. When an external force due to an exciting force is applied to the rotationally driven test piece, resonance occurs in the test piece when the excitation frequency and the natural frequency of the test piece match. When the rotation speed further increases, the excitation frequency also increases, and when this coincides with the resonance frequency that is an integral multiple of the natural frequency of the specimen, further resonance occurs. The strain signal detected by the strain sensor 12 is output as a frequency spectrum and a Campbell diagram by the FFT analyzer 15, the XY plotter 16, the data recorder 17, and the Campbell analyzer 18 through the blade vibration measuring device 14.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明に係る高速回転振動試験装置によ
れば、以下のような効果を奏する。 (1) 真空容器の内部において回転駆動される回転シ
ャフトに供試体が取り付けられるとともに、その回りに
励振手段が配されるため、遠心力によって供試体に内部
応力を発生させることに加えて、磁場の形成により供試
体に振動を付与し、供試体における実機での使用環境条
件を等価的に再現して、高速回転試験精度を高め、確実
な実証を行なうことができる。 (2) 直流電磁石によって励振を行なうことにより、
加速度及び振幅の大きさ等の振動条件の設定を容易にす
るとともに、応用範囲を拡大することができる。 (3) 歪みセンサの信号伝送手段として、スリップリ
ングと信号伝送線とを配して真空容器の外に信号を伝送
することにより、振動状態や共振状態における振動試験
データの収集性を高めることができる。 (4) 供試体またはその支持体に、強磁性箔膜を貼付
して励振を行なうことにより、供試体が強磁性体でない
場合にあっても、実機の供試体を使用して、簡便かつ確
実に高速回転振動試験を実施することができる。 (5) 回転数により遠心加速度を設定するとともに、
励磁により励振条件の設定を行なうことにより、使用条
件と等価的な試験に加えて、低い回転数で高振動数とす
る等の使用条件の範囲を越えた広い範囲の試験を実施す
ることができる。
According to the high-speed rotary vibration test apparatus of the present invention, the following effects can be obtained. (1) Since the test piece is attached to the rotary shaft that is rotationally driven inside the vacuum container, and the excitation means is arranged around it, in addition to generating internal stress in the test piece by centrifugal force, a magnetic field is also generated. By forming the vibration, vibration is applied to the test piece, and the environmental conditions of use of the test piece in the actual machine are equivalently reproduced, the high-speed rotation test accuracy is enhanced, and reliable verification can be performed. (2) By exciting with a DC electromagnet,
This makes it easy to set vibration conditions such as the magnitude of acceleration and amplitude, and expands the range of application. (3) As a signal transmission means of the strain sensor, a slip ring and a signal transmission line are arranged to transmit a signal to the outside of the vacuum container, thereby improving the collectability of vibration test data in a vibration state or a resonance state. it can. (4) By attaching a ferromagnetic foil film to the test piece or its support for excitation, even if the test piece is not a ferromagnetic material, use the actual test piece to make it simple and reliable. It is possible to carry out a high-speed rotation vibration test. (5) The centrifugal acceleration is set according to the rotation speed,
By setting the excitation condition by excitation, in addition to the test equivalent to the use condition, it is possible to perform a wide range of tests beyond the range of the use condition such as high rotation frequency at low rotation speed. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る高速回転振動試験装置の一実施例
を示すブロック図を併記した正断面図である。
FIG. 1 is a front sectional view with a block diagram showing an embodiment of a high-speed rotation vibration test apparatus according to the present invention.

【図2】図1における小型の直流電磁石の例を示す平面
図である。
FIG. 2 is a plan view showing an example of a small DC electromagnet in FIG.

【図3】図1における大型の直流電磁石の例を示す平面
図である。
FIG. 3 is a plan view showing an example of a large DC electromagnet in FIG.

【図4】図1における供試体及び歪みセンサの取り付け
例を示す拡大正断面図である。
FIG. 4 is an enlarged front sectional view showing an example of attachment of the sample and the strain sensor in FIG.

【図5】図1の励振手段における直流電磁石の配置例を
示す正断面図である。
5 is a front sectional view showing an arrangement example of a DC electromagnet in the excitation means of FIG.

【図6】図1の励振手段における直流電磁石の他の配置
例を示す正断面図である。
6 is a front cross-sectional view showing another arrangement example of the DC electromagnet in the excitation means of FIG.

【図7】本発明に係る高速回転振動試験装置によって得
られるキャンベル線図のモデル図である。
FIG. 7 is a model diagram of a Campbell diagram obtained by the high-speed rotation vibration test device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 供試体 D 回転範囲 1 真空容器 2 緩衝ブロック 3A,3B 支持構造物 3d 吊持ブラケット 3e 調整スリーブ 3f 締結具 4 回転駆動源(エアタービン) 5 回転シャフト 5a 支持体 6 ロータ振れ止め 11 励振手段 11a,11b 直流電磁石 11c 強磁性箔膜 11d 電磁加振コントローラ 11e 給電線 11f 接続プラグ 12 歪みセンサ 13 信号伝送手段 13a 信号伝送線 13b スリップリング A sample D rotation range 1 vacuum container 2 buffer block 3A, 3B support structure 3d suspension bracket 3e adjustment sleeve 3f fastener 4 rotary drive source (air turbine) 5 rotary shaft 5a support 6 rotor steady 11 excitation means 11a , 11b DC electromagnet 11c Ferromagnetic foil film 11d Electromagnetic excitation controller 11e Feed line 11f Connection plug 12 Strain sensor 13 Signal transmission means 13a Signal transmission line 13b Slip ring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五嶋 義久 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229番地 石 川島播磨重工業株式会社瑞穂工場内 (72)発明者 田口 英知 千葉県柏市正連寺253 丸和電機株式会社 内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshihisa Goshima 229 Togaya, Mizuho-cho, Nishitama-gun, Tokyo Ishi Kawashima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Mizuho Plant (72) Inventor Eichi Taguchi 253 Kashiwa-shi Orenji, Chiba Maruwa Denki Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空容器(1)の内部で供試体(A)を
高速回転させて振動試験を行なう装置であって、真空容
器の内部に回転可能に配され回転駆動源(4)により回
転駆動される回転シャフト(5)と、供試体の回転範囲
(D)の周囲に回転方向に間隔を空けて配され供試体ま
たはその支持体(5a)との間の磁場により供試体に振
動を付与する励振手段(11)とを具備することを特徴
とする高速回転振動試験装置。
1. A device for performing a vibration test by rotating a sample (A) at a high speed inside a vacuum container (1), which is rotatably arranged inside the vacuum container and rotated by a rotary drive source (4). The magnetic field between the driven rotating shaft (5) and the test piece or its support (5a), which is arranged around the rotation range (D) of the test piece at intervals in the rotation direction, causes vibration to the test piece. A high-speed rotational vibration test apparatus comprising: an exciting means (11) for applying.
【請求項2】 励振手段(11)が、直流電磁石(11
a,11b)とされることを特徴とする請求項1記載の
高速回転振動試験装置。
2. The excitation means (11) is a direct current electromagnet (11).
a, 11b), the high-speed rotary vibration test apparatus according to claim 1.
【請求項3】 供試体(A)に、振動変位を検出する歪
みセンサ(12)が配されるとともに、該歪みセンサに
信号伝送手段(13)が配され、該信号伝送手段が、回
転シャフト(5)に配され歪みセンサに接続状態のスリ
ップリング(13b)と、該スリップリングに接続状態
に配され歪みセンサの検出信号を真空容器(1)の外部
に伝送する信号伝送線(13a)とを具備することを特
徴とする請求項2記載の高速回転振動試験装置。
3. A specimen (A) is provided with a strain sensor (12) for detecting vibration displacement, and a signal transmission means (13) is arranged on the strain sensor, and the signal transmission means is a rotating shaft. A slip ring (13b) arranged in (5) and connected to the strain sensor, and a signal transmission line (13a) arranged in connection with the slip ring and transmitting the detection signal of the strain sensor to the outside of the vacuum container (1). The high-speed rotational vibration test apparatus according to claim 2, further comprising:
【請求項4】 供試体(A)またはその支持体(5a)
に、強磁性箔膜(11c)が貼付されることを特徴とす
る請求項2または3記載の高速回転振動試験装置。
4. Specimen (A) or its support (5a)
The high-speed rotational vibration test device according to claim 2 or 3, wherein a ferromagnetic foil film (11c) is attached to the.
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