[发明专利]一种叶盘多模态减振的环形吸振器

说明书

本发明公开了一种叶盘多模态减振的环形吸振器，其叶盘是由叶片和轮盘构成的整体结构，设置环形吸振器，是在环形支撑上、且沿环形支撑的圆周均匀设置各吸振单元；环形支撑固定安装在轮盘的内侧壁上；针对待减振的叶盘n阶模态振型，将环形吸振器中的所有吸振单元分设为n个吸振单元组，每个吸振单元组中的所有吸振单元具有相同的结构参数；将每个吸振单元组一一对应地与叶盘的相应阶数模态振型进行参数匹配，使得每个吸振单元组的振子与相应阶数的模态振型具有相同的固有频率，n个吸振单元组与叶盘的n阶模态振型一一对应，实现对叶盘的n阶模态振型的抑制。本发明有效降低叶盘在多阶模态下的共振幅值，提高叶盘结构的可靠性。

技术领域

本发明涉及结构振动控制领域，更具体地说是涉及一种叶盘多模态减振的环形吸振器。

背景技术

叶盘是指叶片-轮盘组合的整体结构，叶盘结构广泛应用于航空发动机、燃气轮机和汽轮机。整体叶盘将叶片与轮盘连成一体，因此，轮盘的轮缘处不需要加工出用于安装叶片的榫槽，由此可以大大减小轮缘的径向尺寸，使转子重量减轻，具有结构紧凑、部件少、气动效率高、推重比高等优势；但是，由于缺乏足够的阻尼来源，整体叶盘在运行期间往往会承受较高的振动幅值。另外，航空发动机工况多变、激励频带宽，会激励起叶盘多阶不同的模态，导致结构宽频多模态振动问题突出。再一方面，叶盘的制造误差以及运行中不均匀磨损会引发随机失谐现象，这种失谐现象难以避免且随机性强，整体叶盘对失谐敏感，微小的失谐即可引发振动局部化现象，导致部分叶片的振动幅值和应力出现显著增加，并诱发高周疲劳损伤和裂纹故障，为此需要有效的减振方法，以抑制失谐叶盘的多模态振动，由于叶盘结构往往工作在高温、高压、高转速等恶劣工况下，减振结构则需要能够在恶劣工况下长期可靠工作，这给叶盘减振方法的开发增加了难度。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，针对叶盘的多模态减振需求提供一种叶盘多模态减振的环形吸振器，通过将环形吸振器中的多组动力吸振器与叶盘多阶模态进行匹配，实现对叶盘多模态振动的抑制，以降低叶片在多阶模态下的共振幅值，提高叶盘结构的可靠性。

本发明为实现发明目的采用如下技术方案：

本发明叶盘多模态减振的环形吸振器，其叶盘是由叶片和轮盘构成的整体结构，各叶片在轮盘的外圆周上均匀分布，其特点是：设置环形吸振器，其是在环形支撑上、且沿所述环形支撑的圆周均匀设置各吸振单元；所述环形支撑利用过盈配合固定安装在轮盘的内侧壁上；针对待减振的叶盘的n阶模态振型，将所述环形吸振器中的所有吸振单元分设为n个吸振单元组，每个吸振单元组中的所有吸振单元具有相同的结构参数；将每个吸振单元组一一对应地与叶盘的相应阶数模态振型进行参数匹配，使得每个吸振单元组的振子与相应阶数的模态振型具有相同的固有频率，n个吸振单元组与叶盘的n阶模态振型一一对应，实现对叶盘的n阶模态振型的抑制。

本发明叶盘多模态减振的环形吸振器的特点也在于：设置所述环形支撑的结构形式是：

由同心设置的内环撑和外环撑形成环形空间，在所述内环撑和外环撑之间设置各道径向撑，并以各道径向撑将所述环形空间沿环向分隔为各单元空间；

所述吸振单元设置在单元空间中，由悬梁式振子、滑块和立柱组成，悬梁振子是由支撑梁和质量块组成，支撑梁一端固定在环形支撑的外环撑上，另一端固定质量块，使质量块朝向内环撑一侧悬伸；立柱与支撑梁处在同一径向位置上，立柱的底端固定在内环撑上，立柱的上端朝向与质量块，且与质量块之间存在有间隙；滑块滑套在所述立柱上，转动的叶盘使滑块因离心力抵于质量块，且在滑块与质量块之间形成干摩擦接触，产生阻尼。

本发明叶盘多模态减振的环形吸振器的特点也在于：将吸振单元组与叶盘的模态振型进行参数匹配是按如下步骤进行：

步骤1、根据被控模态振型对应的固有频率给出吸振单元组的振子的结构参数，使得吸振单元组的振子具有与被控模态振型相同的固有频率，根据所述吸振单元组的振子的结构参数构建叶盘环形吸振器系统的有限元模型；