[发明专利]一种透平叶片旋转动态气流激振力测量装置

权利要求书

1.一种透平叶片旋转动态气流激振力测量装置，其特征在于，包括叶盘系统、驱动装置、气流激振发生装置、激振力测量装置、叶尖定时测振装置、数据采集装置和基础台架；其中，

叶盘系统、驱动装置、激振力测量装置、数据采集装置和叶尖定时测振装置均安装在基础台架上，驱动装置以及数据采集装置安装于叶盘系统的同一侧，气流激振发生装置安装于另一侧；

驱动装置用于传递扭矩带动叶盘系统旋转，包括动力源、联轴器(10)以及主轴(11)，动力源的输出端通过联轴器(10)与主轴(11)连接，主轴(11)的两端活动连接在基础台架上；

叶盘系统包括叶片(1)和轮盘(2)，轮盘(2)套装在主轴(11)上，叶片(1)通过铰链(3)以铰接的方式与轮盘(2)两侧的夹块(4)连接，夹块(4)固定于轮盘(2)上，铰链(3)铰轴的安装方向与叶片一阶弯曲振动方向垂直，铰轴穿过铰链(3)的铰座设置；

激振力测量装置包括测杆(5)和动态拉压力传感器(6)，测杆(5)的底部安装在叶片背离气流激振侧的夹块(4)上，测杆(5)与叶片(1)之间沿叶高方向安装有两个动态拉压力传感器(6)，动态拉压力传感器(6)安装方向与铰链(3)安装方向相互垂直，与叶片(1)上一阶弯曲振动方向平行；

叶尖定时测振装置包括四个电涡流位移传感器(17)以及一个转速电涡流位移传感器(18)，其中在叶片(1)上方沿周向安装有四个电涡流位移传感器(17)，在叶盘系统靠驱动装置一侧的主轴(11)上开有一键槽，正对轴上键槽安装有转速电涡流位移传感器(18)；动态拉压力传感器(6)、电涡流位移传感器(17)和转速电涡流位移传感器(18)输出端均与数据采集装置的数据采集器(19)连接，实现数据传输；

气流激振发生装置包括压缩机(20)和导管(21)，气流激振发生装置利用压缩机(20)压缩气流沿导管(21)喷出冲击旋转中的叶片(1)，形成气流激振力；

数据采集装置还包括套装在主轴(11)上的导电滑环(22)，数据采集装置将动态拉压力传感器(6)引出线与导电滑环(22)相连，导电滑环(22)转子侧与主轴(11)一同转动；动态拉压力传感器(6)引出线连接至导电滑环(22)转子侧，导电滑环(22)定子侧引出接线与数据采集器(19)连接，实现数据传输；

铰链(3)铰轴的安装方向与叶片一阶弯曲振动方向垂直，动态拉压力传感器(6)安装方向与叶片一阶弯曲振动方向平行，联立求解以下力平衡方程与力矩平衡方程，

f_eτ＝f_1τ+f_2τ

f_eτl＝f_1τl₁+f_2τl₂

式中f_1τ与f_2τ分别为两动态拉压力传感器在τ时刻测得的气流激振力大小，l、l₁与l₂为相应的激振力作用叶高和两个传感器安装叶高位置，由此得到τ时刻作用于叶片上的气流激振力沿叶片一阶弯曲振动方向的分量大小f_eτ以及其作用位置。

2.根据权利要求1所述的一种透平叶片旋转动态气流激振力测量装置，其特征在于，动力源采用伺服电机(9)，伺服电机(9)通过联轴器(10)带动主轴(11)转动从而传递扭矩。

3.根据权利要求1所述的一种透平叶片旋转动态气流激振力测量装置，其特征在于，驱动装置还包括胀紧套(12)，轮盘(2)通过胀紧套(12)套装在主轴(11)上。

4.根据权利要求1所述的一种透平叶片旋转动态气流激振力测量装置，其特征在于，在铰座外侧均设有螺母，铰链(3)各接触副材料选取巴氏合金，表面粗糙度Ra值按GB1031-1983标准抛光至0.03及以下，呈镜状光泽表面；铰座侧面设有滴油孔，运行前通入润滑油充分润滑接触副表面；铰链(3)铰轴与铰座采用基孔制配合，公差带代号为Φ10H8。

5.根据权利要求1所述的一种透平叶片旋转动态气流激振力测量装置，其特征在于，动态拉压力传感器(6)与测杆(5)之间连接方式为刚性螺纹连接，其靠叶片侧利用柔性杆(7)与叶片(1)上的焊接螺母(8)连接。

6.根据权利要求1所述的一种透平叶片旋转动态气流激振力测量装置，其特征在于，基础台架包括固定在地面上的底座(16)以及安装在底座(16)上电机安装台(13)、轴承座(14)和轴承座安装台(15)，动力源安装在电机安装台(13)上，叶盘系统两侧各安装有一轴承座(14)，轴承座(14)通过螺栓固定于轴承座安装台(15)之上，主轴(11)的两端分别套装在两个轴承座(14)上。