[发明专利]叶盘动力吸振器减振性能实验系统

说明书

本发明公开了一种叶盘动力吸振器减振性能实验系统，包括叶盘、动力吸振装置、行波激励单元和用于数据采集的振动测量单元；叶盘是轮盘和叶片的一体化结构，动力吸振装置是在轮盘表面沿圆周均布动力吸振器；行波激励单元是由信号发生器产生多组模拟信号，用于驱动压电陶瓷片激励整体叶盘形成振动，调整模拟信号相位差模拟不同阶次的行波激励；本发明通过随机调整各叶片前端质量模拟叶盘随机失谐现象，调节动力吸振器的质量和阻尼实现不同质量比和阻尼比条件下动力吸振装置的减振性能实验；设置动力吸振器的固有频率实现对叶盘单模态和多模态减振性能分析,为开发动力吸振减振装置提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及振动控制实验技术领域，更具体地说是涉及一种用于整体叶盘的动力吸振器减振性能实验装置。

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。随着材料科学的发展和加工制造工艺的进步，开始广泛采用整体式叶盘结构。整体式叶盘结构紧凑、重量轻、具有良好的可靠性与耐久性，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，而且叶盘工况多变、振动形式复杂、激励频带宽，容易导致叶盘的宽频振动问题。此外，由于受到制造公差、材质不均、运行磨损不均等因素的影响，实际的叶盘结构不可避免地存在失谐现象，失谐导致叶盘结构产生振动局部化，并诱发高周疲劳损伤。随着航空发动机、大型压缩机等旋转机械性能的不断提升，叶盘的振动问题日益突出，已成为制约相机械进一步发展的瓶颈问题。

动力吸振器是目前工程中应用最广泛的振动控制方法之一，其原理是通过转移和消耗被控对象的能量来达到减振的目的，能够以较小的质量实现对复杂结构振动的有效控制。动力吸振器具有性能可靠、结构简单、成本低廉等特点，在机械、建筑、交通运输等诸多领域得到广泛的应用。但是，目前动力吸振器在整体叶盘振动控制领域的应用较少，缺乏行之有效的实验验证装置，无法为开发有效的动力吸振减振装置提供可靠的技术支撑。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种叶盘动力吸振器减振性能实验系统，用于整体叶盘的动力吸振器减振性能实验，从而进一步实现整体叶盘的动力吸振器的减振性能实验分析，为开发有效的动力吸振减振装置提供技术支撑。

本发明为实现发明目的采用如下技术方案：

本发明叶盘动力吸振器减振性能实验系统的特点是：所述实验系统包括叶盘、动力吸振装置、行波激励单元和振动测量单元；

所述叶盘中的轮盘和叶片为一体化结构，形成整体叶盘，各叶片均匀分布在轮盘的周边，设置所述各叶片的前端的质量能够调整；

所述动力吸振装置是在所述轮盘的表面、沿圆周方向均布的多个动力吸振器；所述动力吸振器是在弹性梁的前端固定连接质量块，所述弹性梁的尾端通过支撑座固定设置在轮盘上形成悬臂梁结构，悬臂梁结构中的弹性梁和质量块在振动时与叶盘的表面不相接触；所述动力吸振器的质量和阻尼能够调整；

所述行波激励单元由信号发生装置、多通道功率放大器和压电陶瓷片组成；所述压电陶瓷片固定设置在叶盘上；

所述振动测量单元由数据采集单元和振动测量装置组成，所述振动测量装置采用激光测振仪或加速度传感器，用于实现实验数据的采集；

所述实验系统的调节方式为：

随机调整各叶片的前端质量，使得各叶片的质量存在差异，用于模拟叶盘的随机失谐现象，通过不同失谐模式下的叶盘振动实验分析，验证动力吸振装置对随机失谐整体叶盘减振性能的鲁棒性；

调节各动力吸振器的质量和阻尼，实现多种不同质量比和阻尼比条件下的动力吸振装置的减振性能实验，所述质量比为动力吸振器与整体叶盘质量之比，所述阻尼比是描述动力吸振器阻尼特性的指标，由实验模态分析测量得到；