[发明专利]一种叶盘减振的阵列式调谐质量阻尼器

说明书

本发明公开了一种叶盘减振的阵列式调谐质量阻尼器，叶盘是在轮盘的周边设置叶片；阵列式调谐质量阻尼器是在轮盘的内表面呈环状布置调谐质量阻尼器，形成环状调谐质量阻尼器阵列；环状调谐质量阻尼器阵列是在环状支撑结构中沿圆周方向布置各调谐质量阻尼器振子；针对叶盘运行过程中振动幅值超限的被控频率范围，通过模态测试或模态分析获得与被控频率范围相应的叶盘固有频率；调谐质量阻尼器振子具有与叶盘固有频率相接近的振子固有频率；在被控频率范围中，利用调谐质量阻尼器振子吸收叶盘部分振动能量，实现叶盘减振，降低叶盘结构振动幅值，实现减振。

技术领域

本发明涉及结构振动控制领域，更具体说涉及一种叶盘减振的阵列式调谐质量阻尼器。

背景技术

叶盘是航空发动机、大型压缩机、汽轮机等大型旋转机械的关键部件，具有结构紧凑、重量轻、推重比高等优点。随着技术的进步和性能的提升，通常将叶片和轮盘设计成一体式结构，省去了连接中的榫头、榫槽及锁紧装置，减少了结构重量及零件数量，消除了榫头与榫槽间的气流损失，避免了榫头和榫槽间的微动磨损，提升了发动机的可靠性与耐久性。然而，由于缺少可靠的阻尼来源，叶盘结构往往呈现低阻尼特性，只能依靠自身微弱的材料阻尼耗散能量，导致其通过共振区域时振幅过大；此外，先进的气动设计使得整体叶盘结构愈加轻薄，而航空发动机工况多变、振动形式复杂、激励频带宽，容易导致叶盘的振动问题。同时，叶盘制造误差以及服役过程中不均匀磨损会引发随机失谐现象，失谐会导致振动能量的局部化，诱发高周疲劳损伤。随着对叶盘性能要求的不断提升，叶盘的振动问题日益突出，已成为制约相关旋转机械进一步发展的瓶颈问题，叶盘结构往往工作在高温、高压、高转速等极端恶劣工况下，减振装置需要能够长期可靠地在恶劣环境中工作，现有技术中，迫切需要针对恶劣工作环境的叶盘减振。

发明内容

本发明是为避免现有技术所存在的不足，提供一种叶盘减振的阵列式调谐质量阻尼器，通过设置与叶盘振动特性相匹配的调谐质量阻尼器阵列，降低叶盘运行中通过相应的频率范围内的振动幅值，提升叶盘长期运行的可靠性。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明叶盘减振的阵列式调谐质量阻尼器，所述叶盘是在轮盘的周边设置叶片；

本发明叶盘减振的阵列式调谐质量阻尼器的特点是：

所述阵列式调谐质量阻尼器是在轮盘的内表面呈环状布置调谐质量阻尼器，形成环状调谐质量阻尼器阵列；所述环状调谐质量阻尼器阵列是在环状支撑结构中沿圆周方向布置各调谐质量阻尼器振子；

针对叶盘运行过程中振动幅值超限的被控频率范围，通过模态测试或模态分析获得与所述被控频率范围相应的叶盘固有频率；所述调谐质量阻尼器振子具有与叶盘固有频率相同的振子固有频率；在所述被控频率范围中，利用调谐质量阻尼器振子吸收叶盘部分振动能量，实现叶盘减振。

本发明叶盘减振的阵列式调谐质量阻尼器的特点也在于：所述支撑结构为环形框架结构，是由内环框、外环框和隔板构成多个周向分布的容腔，调谐质量阻尼器振子设置在各容腔中；所述调谐质量阻尼器振子是由弹性梁和质量块构成，所述弹性梁一端固定连接在支撑结构的外环框上，另一端朝向环中心悬伸，悬伸的梁端固定设置质量块构成振动系统；所述弹性梁为等截面梁或非等截面梁；所述等截面梁为矩形等截面梁。

本发明叶盘减振的阵列式调谐质量阻尼器的特点也在于：将所述环状调谐质量阻尼器阵列中调谐质量阻尼器振子的数量记为A；将叶盘中叶片的数量记为B，则有：2A3B。

本发明叶盘减振的阵列式调谐质量阻尼器的特点也在于：设置A的值为：0.5BA1.5B。

本发明叶盘减振的阵列式调谐质量阻尼器的特点也在于：所述振子固有频率与叶盘固有频率的相对误差不大于5％。

本发明叶盘减振的阵列式调谐质量阻尼器的特点也在于：所述振子固有频率与叶盘固有频率的相对误差不大于2％。