[发明专利]一种旋转阻尼叶片振动磁激振模化试验装置

权利要求书

1.一种旋转阻尼叶片振动磁激振模化试验装置，其特征在于，包括基础台架、驱动与传动装置、阻尼叶盘系统、测量台架、电磁激振装置以及测振装置；其中，

驱动与传动装置和测量台架在基础台架上，驱动与传动装置用于带动阻尼叶盘系统旋转；电磁激振装置和测振装置安装在测量台架上；

阻尼叶盘系统包括阻尼叶片(11)、缘板阻尼块(12)和轮盘(13)，阻尼叶片(11)顶部设置有阻尼围带(14)，叶根为枞树形，采用导磁材料制成；阻尼叶片(11)沿轴向安装到轮盘(13)上，轮盘(13)上开槽，槽内在每相邻两个阻尼叶片(11)之间安装有缘板阻尼块(12)；轮盘(13)中心部分开设有圆台状的安装孔(15)，用以将轮盘(13)安装在驱动与传动装置的输出端上；

测量台架包括测量架(16)和刻度盘(17)，测量架(16)安装在基础台架上，刻度盘(17)安装在测量架(16)上，其上的刻度确定各器件的安装角度，刻度盘(17)上开设有螺孔(18)，用于安装电磁激振装置；

电磁激振装置和测振装置均安装在测量架(16)上，电磁激振装置由一绕有线圈的永磁铁(19)构成，在线圈中通入直流电能够强化磁场永磁铁(19)产生的磁场，进而对旋转叶片产生作用力；

测振装置包括通过传感器安装架(22)固定在测量架(16)上的多个光纤位移传感器(20)以及1个转速光纤位移传感器(21)，转速光纤位移传感器(21)用于测定驱动与传动装置的输出端转速，多个光纤位移传感器(20)用于测量叶片到达时间；

基础台架包括底部支架(1)、试验平台(2)、电机座(3)、轴承座(4)以及安装在外部的防护罩(5)，试验平台(2)安装在底部支架(1)，试验平台(2)上开设有槽孔(6)，用于安装电机座(3)、轴承座(4)以及防护罩(5)；

驱动与传动装置包括伺服电机(7)、联轴器(8)、主轴(9)和径向轴承(10)；伺服电机(7)通过联轴器(8)传递扭矩带动主轴(9)转动，主轴(9)由安装在轴承座(4)上的两个径向轴承(10)支撑，主轴(9)远离伺服电机(7)侧轴端悬空放置，为输出端；

主轴(9)的输出端开始有键槽，转速光纤位移传感器(21)正对主轴(9)上的键槽设置；传感器安装架(22)具有不同的型式，针对具有阻尼围带的叶片，利用可拆卸的侧面安装架(23)安装光纤位移传感器(21)；对于没有叶顶围带的阻尼叶片，则将光纤位移传感器(20)安装在传感器安装架(22)上；传感器安装架(22)能够在一定范围内任意改变安装角度，适应不同的测量需求；侧面安装架(23)上刻有刻度，便于确定安装在侧面的光纤位移传感器(20)在同一径向高度上；测得叶片振动位移的修正方法为：假设叶片弯曲振动方向与叶盘周向的夹角为θ₁，光纤位移传感器(21)测量振动方向即偏向于与叶片弯曲振动相垂直的方向与叶盘轴向的夹角为θ₂，则实际测得振动位移L1与叶片真实位移L2的关系由三角形正弦定理可得：

2.根据权利要求1所述的一种旋转阻尼叶片振动磁激振模化试验装置，其特征在于，阻尼叶片(11)首先采用几何相似方法由一实际阻尼围带叶片近似模化，叶片各部分对应长度比值为常数m_l，对应角度相等；对于叶盘系统，有振动方程：

式中M、C、K分别为系统的质量矩阵、粘性阻尼矩阵和刚度矩阵；为作用于围带、缘板阻尼块摩擦阻尼件处的非线性摩擦力项；f(t)为外部激振力项；将该式通过傅里叶变换离散为以下谐波项系数之和的形式：

(Mω²r²+Cωr+K)A+G＝F (3)

式中ω为系统旋转角速度；r为谐波阶次，对于特定的谐波项其为一常数；A为振动位移幅值向量；将摩擦力系数向量F与激振力系数向量G合并为一项E，则方程中每一项都满足下关系式：

A＝f(m,c,k,ω,E) (4)

根据泊金汉Π原理，选取m,ω,E作为重复变量，得到以下量纲为一的表示式：

根据动力相似准则，对于模型与实际叶片这两个量纲为一的组合量应该分别相等，即：

下标m表示模型叶片的参数，p表示实际叶片的参数；另外考虑到由此得到转速ω、阻尼系数c、刚度系数k、密度ρ、激振力大小f与尺寸比例常数m_l之间的关系。