[发明专利]整体叶轮叶片振动测量装置与测量方法

说明书

本发明提供了一种整体叶轮叶片振动测量装置与测量方法，包含实验台架与叶轮组件，叶轮组件安装在实验台架上；所述叶轮组件包含整体叶轮(2)、压电片激振系统、数据存储设备以及数据采集设备；压电片激振系统包含压电片(6)，所述压电片(6)与数据采集设备均安装在整体叶轮(2)上；数据采集设备连接到数据存储设备上。本发明还提供了一种使用上述的整体叶轮叶片振动测量装置的整体叶轮叶片振动测量方法。本发明提供的测量装置能够使被测整体叶轮受到所需阶次的发动机激励下产生振动，并获得叶片的振动数据，可用于叶片振动测量、叶片振动阻尼处理措施的效果预报。

技术领域

本发明涉及减振领域，具体地，涉及一种整体叶轮叶片振动测量装置与测量方法。

背景技术

发动机叶片由于气流激振发生高周疲劳导致的应力断裂故障占发动机故障的比例高达40％。为节省油耗，发展趋势是广泛采用整体叶轮(也称整体叶片盘)或整体叶环技术。整体叶轮结构将叶片与轮盘经铸造或者锻造等机械加工方式做成一体，或将做好的单个叶片用电子束焊焊接到轮盘外缘而形成一体。虽然整体叶轮减重可高达25～40％，但结构阻尼比下降到0.01％的量级，同时一些凸肩、叶间等传统摩擦阻尼处理技术不再可行。为了减小发生气流激振失稳导致应力过大的风险，通常需要对整体叶轮进行干摩擦阻尼处理。为了有效对干摩擦阻尼处理的效果进行预报，需要建立整体叶轮(含摩擦阻尼处理措施)叶片的振动测试装置。整体叶轮与传统叶片与轮盘分开式设计的叶轮中叶片的振动测试、阻尼处理效果预报有显著差别。整体叶轮中，叶片不再是一片一片地通过转子叶片的榫头安装在轮盘的榫槽中连接在一起，阻尼处理措施也不是针对两个叶片之间进行摩擦阻尼处理，因此无法取出一个或多个叶片进行测试，必须针对整个整体叶轮进行测试；同时摩擦阻尼处理措施效果的发挥依赖于叶轮的旋转产生的离心力，因此也必须考虑整体叶轮高速旋转时的转速。目前针对旋转状态下整体叶轮中叶片振动响应的测量措施不多。主要存在的难点在于：一是高速旋转转速的影响，转速高导致对不对中等要求增加；二是气流激振力的影响，特别是在旋转状态下，如何可靠地施加各阶激振力较难；三是数据采集的影响，特别是在高速旋转下，采集仪器如何不影响气体动力学和整体叶轮的转动不平衡量、存储设备如何进行存储。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种整体叶轮叶片振动测量装置与测量方法。

根据本发明提供的整体叶轮叶片振动测量装置，包含实验台架与叶轮组件，叶轮组件安装在实验台架上；

所述叶轮组件包含整体叶轮、压电片激振系统、数据存储设备以及数据采集设备；压电片激振系统包含压电片，所述压电片与数据采集设备均安装在整体叶轮上；

数据采集设备连接到数据存储设备上。

优选地，所述压电片激振系统还包含控制装置与压电片激振器控制开关；控制装置、压电片激振器控制开关、压电片依次连接；

多个压电片沿整体叶轮周向方向固定安装在整体叶轮的轮辐上。

优选地，轮辐在沿压电片激振系统产生的模拟气流激振的流动方向上的上游面与下游面上均设置有压电片，上游面上的压电片与下游面上的压电片在沿轮辐周向方向上存在安装角度差；

所述控制装置安装在整体叶轮的中心位置。

优选地，所述数据采集设备包含安装在整体叶轮的叶片上的加速度传感器与应变片传感器；

数据采集设备沿叶轮周向方向上均匀布置。

优选地，所述实验台架包含紧固连接的传动轴与安装圆盘；

所述整体叶轮、控制装置以及压电片激振器控制开关均安装在安装圆盘上。

优选地，所述数据存储设备包含布置在安装圆盘中心位置上的在线存储电子盒；

所述在线存储电子盒包含定时器、内存卡、USB接口以及A/D转换模块。