[發明專利]轉子葉片多模態振動激勵裝置及其激勵方法

有效

• 申請號: 201910342458.8
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110068439B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 喬百杰;許敬暉;陳雪峰;劉軍江;李浩琪;田紹華
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M7/06
• 分類號: G01M7/06
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

1.一種轉子葉片多模態振動激勵裝置，其包括，

電機，其安裝在電機底座上，所述電機經由聯軸器帶動主軸旋轉，

軸承，其安裝于軸承座，所述軸承支撐所述主軸，所述軸承座設有測量主軸轉速時基信號的轉速傳感器，

整體葉盤，其經由花鍵連接所述主軸，

傳感器固定座，其環繞所述整體葉盤，所述傳感器固定座上安裝用于測量整體葉盤的葉片到達時間信號的葉端定時傳感器，

氣泵，其生成的高壓氣體經過分流閥進行分流，

噴嘴支架，其設有多個等間距分布的安裝孔，所述安裝孔對應于所述整體葉盤的葉片，

多個激勵噴嘴，其經由所述安裝孔固定，所述激勵噴嘴經由軟管連通所述分流閥以將分流的高壓氣體激勵所述整體葉盤，

處理單元，其連接所述轉速傳感器和葉端定時傳感器，其中，

根據記錄的所述轉速時基信號和葉片到達時間信號，處理單元生成轉子葉片的振動信息，其中，基于模態振型得到葉片前三階固有頻率為f₁，f₂，f₃，已知葉片的第一階固有頻率f₁，選取諧波倍頻m₁，使之為最易激勵狀態，對所需激勵噴嘴數目k進行試探計算：

其中[]代表取整數符號，

選用任意k個夾角為的激勵噴嘴對葉片的頂部進行激勵，即可在整體葉盤的工作轉速下激勵出葉片的一階固有頻率，

校驗激勵噴嘴能否滿足其余各階固有頻率的激勵需求：

其中，f₂為葉片的二階固有頻率，f₃為葉片的三階固有頻率，k為激勵噴嘴數目，n為整體葉盤轉速，m₂為激出葉片二階固有頻率的諧波倍頻，m₃為激出葉片三階固有頻率的諧波倍頻，當m₂和m₃都與其最近整數相差ε以內時，說明選用k個夾角為的激勵噴嘴即可激出葉片的多模態振動。

2.根據權利要求1所述的轉子葉片多模態振動激勵裝置，其特征在于：轉速傳感器測量的整體葉盤轉速為n，等間距布置的激勵噴嘴數目為k，基于葉片到達時間信號得到激勵產生的諧波倍頻為m，所述處理單元得到激勵裝置激發出的葉片振動頻率其中EO為葉片振動的階次。

3.根據權利要求1所述的轉子葉片多模態振動激勵裝置，其特征在于：葉片的各階固有頻率為f₁，f₂...f_N，當需要葉片產生多模態振動時，選擇激勵噴嘴的數目k滿足條件其中m₁，m₂...m_N為激勵產生多個諧波倍頻，其取值均為正整數，等間距布置的激勵噴嘴數目為k，N表示葉片多模態振動的模態數目，n為整體葉盤轉速，當需要葉片產生單模態的高階振動時，單模態的振動固有頻率為f_objective，選擇激勵噴嘴的數目k滿足條件并且對均滿足其中，m_objective為一確定正整數，m_r任意正整數，A為所有正整數的集合，f_r為葉片除f_objective外的任意階固有頻率，B為葉片所有模態的固有頻率集合。

4.根據權利要求1所述的轉子葉片多模態振動激勵裝置，其特征在于：噴嘴支架設有多個半徑不同的激勵噴嘴安裝區域以對應可激勵葉片的不同部位，激勵噴嘴的數目和角度根據葉片有限元分析得到的固有頻率以及電機的轉速確定以保證使用的激勵噴嘴的安裝位置在圓周上呈均布狀態。

5.根據權利要求1所述的轉子葉片多模態振動激勵裝置，其特征在于：位于主軸端部的整體葉盤形成懸臂結構。