[发明专利]一种高阶旋转叶片动力学相似测试实验台及测试方法

权利要求书

1.一种高阶旋转叶片动力学相似测试实验台，其特征在于：包括底座、转子驱动部分、气动激振部分及数据采集部分，所述转子驱动部分包括电机、主轴及叶盘，所述电机的动力输出端与主轴的一端相固接，在主轴上固定套装有叶盘，主轴通过轴承座设置在底座上，电机通过电机支架固装在底座上；

所述气动激振部分包括气缸、导气总管及支导气管，所述导气总管的一端与气缸相连通，另一端密封设置，在导气总管管壁上密封连通有若干支导气管的一端，支导气管的另一端为出气口，其通过导气管支架固装在底座上，且与叶盘相对应；

所述数据采集部分包括第一电涡流传感器、第二电涡流传感器、固定架、第一伸缩杆、第二伸缩杆、第一换向块、第二换向块及第二电涡流传感器支座，所述若干第一电涡流传感器通过传感器支架固装在底座上；在所述固定架上设置有第一圆孔，第一伸缩杆通过第一圆孔安装于固定架上，且第一伸缩杆能够在第一圆孔内前后移动和转动，在第一伸缩杆的一端固定安装有第一换向块，在第一换向块上设置有第二圆孔，第二伸缩杆通过第二圆孔安装于第一换向块上，且第二伸缩杆能够在第二圆孔内前后移动和转动，第一伸缩杆与第二伸缩杆交叉设置，在第二伸缩杆的一端固定安装有第二换向块，在第二换向块上固定连接有第二电涡流传感器支座，在第二电涡流传感器支座上设置有第二电涡流传感器。

2.根据权利要求1所述的一种高阶旋转叶片动力学相似测试实验台，其特征在于：所述电机的动力输出端与主轴之间通过联轴器固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种高阶旋转叶片动力学相似测试实验台，其特征在于：所述叶盘通过涨紧套固定在主轴上。

4.根据权利要求1所述的一种高阶旋转叶片动力学相似测试实验台，其特征在于：在所述支导气管的出气口处安装有高压射流喷嘴。

5.根据权利要求1所述的一种高阶旋转叶片动力学相似测试实验台，其特征在于：在所述底座上端面设置有若干T型槽，电机支架、导气管支架、固定架及传感器支架均通过T型槽固装在底座上。

6.采用权利要求1所述的高阶旋转叶片动力学相似测试实验台的测试方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：选定研究用的原型叶片，同时记录下原型叶片的相关参数；

步骤二：根据动力学相似原理，通过原型叶片的相关参数，确定实验用的模型叶片相关参数；

步骤三：依照步骤二中确定的模型叶片的相关参数，制造加工出实验用的模型叶片，且模型叶片的数量与原型叶片的数量相同；

步骤四：对已加工好的模型叶片进行测试，包括模型叶片的静态振动测试和模型叶片的动态振动测试：

1）、模型叶片的静态振动测试

在进行静态振动测试前，首先将气动激振部分和安装有第一电涡流传感器的传感器支架移开，将加工好的模型叶片依照原型叶片的位置要求依次安装到叶盘上，保证模型叶片的牢固，通过螺栓将固定架的上端与叶盘固定连接，连接位置位于叶盘下端两模型叶片之间，将固定架的下端与底座固定连接，此时模型叶片静态振动测试前的准备工作完毕；

开始进行模型叶片的静态振动测试，利用激振力锤依次敲击每个模型叶片，激振力锤会将敲击模型叶片产生的数据，通过数据线传输给计算机，通过计算机对采集的数据进行处理，最终得到每个模型叶片的静态固有频率ω_m；

2）、模型叶片的动态振动测试

在进行动态振动测试前，将加工好的模型叶片依照原型叶片的位置要求依次安装到叶盘上，保证模型叶片的牢固，调整传感器支架的位置，令第一电涡流传感器的数据采集端正对模型叶片，将固定架调整到叶盘的一侧并固定在底座上，同时调整第一伸缩杆和第二伸缩杆的位置，令第二电涡流传感器的数据采集端正对靠近主轴的叶盘根部；调整导气管支架的位置，使高压射流喷嘴正对模型叶片，最后通过数据线分别将第一电涡流传感器和第二电涡流传感器与计算机相连接，此时模型叶片动态振动测试前的准备工作完毕；

开始进行模型叶片的动态振动测试，首先启动电机，通过电机带动叶盘转动，进而带动模型叶片转动，此时的电机转速为之前计算得出的模型叶片转速Ω_m，在模型叶片转动过程中，第一电涡流传感器和第二电涡流传感器不断的采集数据并将采集的数据传输给计算机，通过计算机对采集的数据进行处理，最终得到模型叶片的各阶动态固有频率ω_dm；在测得模型叶片的各阶动态固有频率ω_dm之后，启动气动激振部分的气缸，此时高压射流喷嘴喷射出连续的气流，气流不断作用在模型叶片的中段，此时通过调节气缸来改变高压射流喷嘴内喷出的气流的速度，观察模型叶片在不同激振气流作用下产生的共振，记录模型叶片共振时的气流速度；

步骤五：通过对模型叶片进行静态及动态振动测试所得的测试结果，预测原型叶片的动力学特性。