[發明專利]帶緣板阻尼器結構渦輪葉片的減振試驗裝置

在審

• 申請號: 201710070743.X
• 申請日: 2017-02-09
• 公開（公告）號: CN106840630A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 張大義;張嵩;付儉偉;洪杰;馬艷紅
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,顧煒

技術領域

本發明涉及一種振動試驗裝置，特別涉及一種帶緣板阻尼器結構渦輪葉片的減振試驗裝置，屬于航空航天技術領域。

背景技術

航空發動機葉片的振動能量主要通過阻尼的形式進行耗散，其中干摩擦阻尼由于其減振效果明顯，結構簡單并具有高可靠性和穩定性，使得其在航空發動機中得以廣泛應用，目前已經應用到相鄰凸肩、相鄰葉冠、相鄰緣板之間以及緣板下方的緣板阻尼器等。

干摩擦阻尼結構對于葉片振動的抑制效果明顯，然而由于干摩擦的非線性以及阻尼結構接觸特性和運動行為的不確定性，使得在建立運動模型時必須采用一定的假設與簡化，這將使得目前的理論與數值方法很難準確地預測帶干摩擦阻尼結構葉片的振動響應，需要進行試驗驗證。

帶緣板阻尼器葉片的減振效果的試驗關鍵是要實現對緣板阻尼器的加載，以模擬緣板阻尼器在實際工作狀態下的離心力對其的作用。根據葉片是否旋轉，試驗器可分為固定式和旋轉葉盤式。旋轉式試驗器可以真實的模擬原版實際的工作狀態，然而由于葉盤振動的測量具有一定困難，使得測量結果受到影響；固定式試驗器通常通過鋼絲吊掛的方式實現對緣板阻尼器的加載。本發明的目的是通過模擬發動機真實的工作狀態，對葉片進行準確加載并驗證在外界激勵的條件下緣板阻尼器的減振效果。

現有的針對葉片減振的試驗裝置中，干摩擦阻尼結構多應用于葉片凸肩和葉冠，然而對于一些沒有凸肩及葉冠的渦輪葉片結構，此類方法則不適用，需要進一步在葉根的位置進行改進；而在葉根部安裝阻尼塊的方法，在達到葉片減振目的的同時也會增加旋轉狀態下葉片所受的離心力大小，對葉片振動特性的影響較為嚴重。相比之下，本發明在緣板下方加裝質量很輕的阻尼器結構，達到減振效果的同時可保證試驗結果的精度。同時本發明采用的加載方式可以分別對葉片和緣板阻尼器結構進行準確的連續加載，保證試驗裝置在非旋轉狀態下模擬出不同的工作轉速所對應的離心力與真實工作狀態下一致。

發明內容

本發明的目的是提供一種帶緣板阻尼器結構渦輪葉片的減振試驗裝置。由于國內外針對帶緣板阻尼器結構葉片減振試驗方面鮮有研究，這為其在航空發動機中的應用帶來很大阻礙。為彌補由于理論與數值計算所不能精確求解的缺陷，通過試驗實現非旋轉狀態下對葉片及緣板阻尼器的加載，以模擬其在真實受力狀態下的離心載荷，用于研究帶緣板阻尼器結構葉片在外界激勵作用下的振動響應的影響規律。

本發明所采用的技術方案是：一種帶緣板阻尼結構渦輪葉片的減振試驗裝置，由葉片加載裝置、緣板阻尼器加載裝置構成，其中，

葉片加載裝置中包括葉片、基座、底座、墊塊、#3號頂緊螺釘、#1號安裝螺釘、螺栓和螺母，基座通過#1號安裝螺釘固定在底座上，所述底座和墊塊可以被螺栓一起固定在實驗臺上，所述底座中間開有孔可供所述#3號頂緊螺釘穿過，所述基座底部開有螺紋孔可供所述#3號頂緊螺釘穿過并頂在所述葉片上；

緣板阻尼器加載裝置包括緣板阻尼器、墊片、支架、橫梁、滑道板、加載梁、#2號安裝螺釘、#3號安裝螺釘、定位塊、#4號安裝螺釘、#5號安裝螺釘、#1號頂緊螺釘、#2號頂緊螺釘、鋼絲繩、彈簧、鋼絲繩和標尺，所述橫梁通過#2號安裝螺釘固定在支架上，支架可被#3號安裝螺釘固定到實驗臺上，滑道板通過#5號安裝螺釘固定在橫梁上，板中間開有兩道槽供加載梁上下滑動，鋼絲繩上端與加載梁相連接，下端與彈簧上端固定，鋼絲繩上端與彈簧下端固定，下端連接緣板阻尼器，墊片位于鋼絲繩下端與緣板阻尼器中間。

其中，所述葉片通過根部榫頭與基座上半部分所開的同型榫槽相配合。

其中，緣板阻尼器安裝于葉片緣板下方，同時在基座上半部分開有三個榫槽，采取三個葉片兩個緣板阻尼器的安裝結構，保證緣板阻尼器在葉片兩側均產生減振作用。

其中，葉片受到的頂緊力大小可以由擰緊力矩換算得到，頂緊力矩可通過旋轉頂緊螺釘改變。

本發明的有益效果是：

本發明中帶緣板阻尼器結構渦輪葉片的減振試驗裝置的優點在于：(1)在非旋轉狀態下通過大螺母頂緊來模擬葉片所受的離心力，通過鋼絲拉緊緣板阻尼器來模擬緣板阻尼器受到的離心力。(2)安裝拆卸方便，易于調整和測量，通過改變彈簧伸長量來模擬不同轉速下所受載荷的大小。(3)由于緣板阻尼器安裝在兩兩葉片之間，因此試驗方案中采用三個葉片和兩個緣板阻尼器的結構形式，中間葉片兩側均有阻尼片作用，相比于文獻中所采用的雙葉片單阻尼片的結構方案更接近葉片的真實工作狀態。

附圖說明

圖1是渦輪葉片與緣板阻尼器裝配結構示意圖。

圖2是本發明實施例的結構圖。