[发明专利]考虑气动载荷的静子叶片调节机构相似多功能试验台及测试方法

说明书

本发明提供一种考虑气动载荷的静子叶片调节机构相似多功能试验台及测试方法。本发明包括动力驱动系统、静子叶片调节系统、支架系统、工装系统以及测试系统，机匣外部和静子内环上设有试验轴孔，叶片冠部和根部分别插入机匣外部与静子内环对应的轴孔中，静子内环与垫块连接，静子内环能够在垫块的滑槽内滑动，动力驱动系统分别与机匣外部以及静子叶片调节系统的输入端相连，静子叶片调节系统构件自由度的约束与真实结构相应部件相同且动力学性能相似，工装系统用于叶片和静子内环的气动载荷加载，测试系统用于在施加载荷的情况下，获得静子叶片调节机构试验台中的部分构件的动力学响应。本发明能够反映机构真实动力学特性，拓展性强。

技术领域

本发明涉及静子叶片调节机构技术领域，尤其涉及一种考虑气动载荷的静子叶片调节机构相似多功能试验台及测试方法。

背景技术

静子叶片调节机构是航空发动机的重要组成部分，其作用是根据发动机工作状态调节静子叶片角度，来推迟因气流不稳定而引发的压气机失速，扩大稳定裕度。静叶调节机构是典型的多级连杆机构，结构复杂，工作过程中始终受到摩擦磨损的影响，另外静子叶片及静子内环均受到气动力影响，这些影响因素共同导致整体机构阻滞力增大、发生卡滞，严重影响发动机安全。另外，静叶调节机构作为一类多体系统，各类非线性现象，如间隙、摩擦磨损、受迫振动等均存在，上述非线性因素均会对调节机构运动精度、运动平稳性及受力情况产生影响。因此，对调节机构阻滞力影响规律及非线性因素影响规律研究等具有极其重要的作用。

公开号为CN112326433A公开了一种原理级调节机构试验台，该实验台为4级平面型调节机构原理级实验台，目的在于研究在温度影响下，静叶调节机构各级薄弱环节在运动中的应力应变情况。试验台具体工作原理为：内机匣顶部一侧设有直线电机安装部，且直线电机安装部顶部一侧安装有直线电机，直线电机端部安装有摇杆，且摇杆锁定连接有转轴，转轴底部连接有固定板，且转轴底部转动安装于固定板顶部设置的轴槽内，转轴底部锁定安装有主传动杆，且主传动杆另一端转动安装有连杆，连杆转动连接有多对传动杆，且传动杆中部转动安装于固定板顶部，传动杆另一端底部球铰安装有拉杆，且拉杆另一端球铰安装有联动环，联动环转动安装有摇臂，且摇臂另一端圆孔处安装有叶片，叶片两端分别安装于外机匣和内机匣，且内机匣顶部固定安装有支撑柱，支撑柱顶部与固定板底部固定，叶片的上下轴段处安装有大衬套和小衬套，叶片的外部设有高频加热器，摇臂顶部安装有应变片。但是该专利存在以下问题：第一，该专利明显存在静叶调节机构阻滞力及非线性因素影响规律研究不足的问题，虽然存在原理级静叶调节机构试验台，但其首先为平面型结构，在该情形下，构件运动关系与自由度均已发生改变，不能用于研究阻滞力影响规律等；第二，该实验台模拟的外部环境为热环境，未能模拟对阻滞力影响最大的气动载荷环境；第三，该原理级试验台功能单一，只能够用于研究热环境下的构件应力应变情况，未考虑将试验台功能扩展。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种考虑气动载荷的静子叶片调节机构相似多功能试验台及测试方法。本发明采用的技术手段如下：

一种考虑气动载荷的静子叶片调节机构相似多功能试验台，包括动力驱动系统、静子叶片调节系统、支架系统、工装系统以及测试系统，所述支架系统包括垫块、机匣外部和静子内环，所述机匣外部和静子内环上设有若干预设规格排列的试验轴孔，叶片冠部和根部分别插入机匣外部与静子内环对应的轴孔中，所述静子内环与垫块连接，静子内环能够在垫块的滑槽内滑动，所述动力驱动系统分别与机匣外部以及静子叶片调节系统的输入端相连，所述静子叶片调节系统的构件自由度的约束与真实结构相应部件相同且动力学性能相似，所述工装系统用于叶片和静子内环的气动载荷加载，所述测试系统用于在施加载荷的情况下，获得静子叶片调节机构试验台中的部分构件的动力学响应。

进一步地，所述动力驱动系统包括伺服电动缸，所述伺服电动缸通过两端的关节轴承分别与机匣外部及静子叶片调节机构系统的驱动臂相连。