本發(fā)明涉及一種振動試驗(yàn)裝置，特別涉及一種帶緣板阻尼器結(jié)構(gòu)渦輪葉片的減振試驗(yàn)裝置，屬于航空航天技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

航空發(fā)動機(jī)葉片的振動能量主要通過阻尼的形式進(jìn)行耗散，其中干摩擦阻尼由于其減振效果明顯，結(jié)構(gòu)簡單并具有高可靠性和穩(wěn)定性，使得其在航空發(fā)動機(jī)中得以廣泛應(yīng)用，目前已經(jīng)應(yīng)用到相鄰?fù)辜?、相鄰葉冠、相鄰緣板之間以及緣板下方的緣板阻尼器等。

干摩擦阻尼結(jié)構(gòu)對于葉片振動的抑制效果明顯，然而由于干摩擦的非線性以及阻尼結(jié)構(gòu)接觸特性和運(yùn)動行為的不確定性，使得在建立運(yùn)動模型時必須采用一定的假設(shè)與簡化，這將使得目前的理論與數(shù)值方法很難準(zhǔn)確地預(yù)測帶干摩擦阻尼結(jié)構(gòu)葉片的振動響應(yīng)，需要進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

帶緣板阻尼器葉片的減振效果的試驗(yàn)關(guān)鍵是要實(shí)現(xiàn)對緣板阻尼器的加載，以模擬緣板阻尼器在實(shí)際工作狀態(tài)下的離心力對其的作用。根據(jù)葉片是否旋轉(zhuǎn)，試驗(yàn)器可分為固定式和旋轉(zhuǎn)葉盤式。旋轉(zhuǎn)式試驗(yàn)器可以真實(shí)的模擬原版實(shí)際的工作狀態(tài)，然而由于葉盤振動的測量具有一定困難，使得測量結(jié)果受到影響；固定式試驗(yàn)器通常通過鋼絲吊掛的方式實(shí)現(xiàn)對緣板阻尼器的加載。本發(fā)明的目的是通過模擬發(fā)動機(jī)真實(shí)的工作狀態(tài)，對葉片進(jìn)行準(zhǔn)確加載并驗(yàn)證在外界激勵的條件下緣板阻尼器的減振效果。

現(xiàn)有的針對葉片減振的試驗(yàn)裝置中，干摩擦阻尼結(jié)構(gòu)多應(yīng)用于葉片凸肩和葉冠，然而對于一些沒有凸肩及葉冠的渦輪葉片結(jié)構(gòu)，此類方法則不適用，需要進(jìn)一步在葉根的位置進(jìn)行改進(jìn)；而在葉根部安裝阻尼塊的方法，在達(dá)到葉片減振目的的同時也會增加旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下葉片所受的離心力大小，對葉片振動特性的影響較為嚴(yán)重。相比之下，本發(fā)明在緣板下方加裝質(zhì)量很輕的阻尼器結(jié)構(gòu)，達(dá)到減振效果的同時可保證試驗(yàn)結(jié)果的精度。同時本發(fā)明采用的加載方式可以分別對葉片和緣板阻尼器結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確的連續(xù)加載，保證試驗(yàn)裝置在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下模擬出不同的工作轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的離心力與真實(shí)工作狀態(tài)下一致。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種帶緣板阻尼器結(jié)構(gòu)渦輪葉片的減振試驗(yàn)裝置。由于國內(nèi)外針對帶緣板阻尼器結(jié)構(gòu)葉片減振試驗(yàn)方面鮮有研究，這為其在航空發(fā)動機(jī)中的應(yīng)用帶來很大阻礙。為彌補(bǔ)由于理論與數(shù)值計算所不能精確求解的缺陷，通過試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下對葉片及緣板阻尼器的加載，以模擬其在真實(shí)受力狀態(tài)下的離心載荷，用于研究帶緣板阻尼器結(jié)構(gòu)葉片在外界激勵作用下的振動響應(yīng)的影響規(guī)律。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種帶緣板阻尼結(jié)構(gòu)渦輪葉片的減振試驗(yàn)裝置，由葉片加載裝置、緣板阻尼器加載裝置構(gòu)成，其中，

葉片加載裝置中包括葉片、基座、底座、墊塊、#3號頂緊螺釘、#1號安裝螺釘、螺栓和螺母，基座通過#1號安裝螺釘固定在底座上，所述底座和墊塊可以被螺栓一起固定在實(shí)驗(yàn)臺上，所述底座中間開有孔可供所述#3號頂緊螺釘穿過，所述基座底部開有螺紋孔可供所述#3號頂緊螺釘穿過并頂在所述葉片上；

緣板阻尼器加載裝置包括緣板阻尼器、墊片、支架、橫梁、滑道板、加載梁、#2號安裝螺釘、#3號安裝螺釘、定位塊、#4號安裝螺釘、#5號安裝螺釘、#1號頂緊螺釘、#2號頂緊螺釘、鋼絲繩、彈簧、鋼絲繩和標(biāo)尺，所述橫梁通過#2號安裝螺釘固定在支架上，支架可被#3號安裝螺釘固定到實(shí)驗(yàn)臺上，滑道板通過#5號安裝螺釘固定在橫梁上，板中間開有兩道槽供加載梁上下滑動，鋼絲繩上端與加載梁相連接，下端與彈簧上端固定，鋼絲繩上端與彈簧下端固定，下端連接緣板阻尼器，墊片位于鋼絲繩下端與緣板阻尼器中間。

其中，所述葉片通過根部榫頭與基座上半部分所開的同型榫槽相配合。

其中，緣板阻尼器安裝于葉片緣板下方，同時在基座上半部分開有三個榫槽，采取三個葉片兩個緣板阻尼器的安裝結(jié)構(gòu)，保證緣板阻尼器在葉片兩側(cè)均產(chǎn)生減振作用。

其中，葉片受到的頂緊力大小可以由擰緊力矩?fù)Q算得到，頂緊力矩可通過旋轉(zhuǎn)頂緊螺釘改變。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明中帶緣板阻尼器結(jié)構(gòu)渦輪葉片的減振試驗(yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下通過大螺母頂緊來模擬葉片所受的離心力，通過鋼絲拉緊緣板阻尼器來模擬緣板阻尼器受到的離心力。(2)安裝拆卸方便，易于調(diào)整和測量，通過改變彈簧伸長量來模擬不同轉(zhuǎn)速下所受載荷的大小。(3)由于緣板阻尼器安裝在兩兩葉片之間，因此試驗(yàn)方案中采用三個葉片和兩個緣板阻尼器的結(jié)構(gòu)形式，中間葉片兩側(cè)均有阻尼片作用，相比于文獻(xiàn)中所采用的雙葉片單阻尼片的結(jié)構(gòu)方案更接近葉片的真實(shí)工作狀態(tài)。

附圖說明

圖1是渦輪葉片與緣板阻尼器裝配結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是緣板阻尼器加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是葉片加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是葉片加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)。

圖中：1.葉片，2.基座，3.緣板阻尼器，4.墊片，5.底座，6.墊塊，7.#3號頂緊螺釘，8.#1號安裝螺釘，9.螺栓，10.螺母，11.支架，12.橫梁，13.滑道板，14.加載梁，15.#2號安裝螺釘，16.#3號安裝螺釘，17.定位塊，18.#4號安裝螺釘，19.#5號安裝螺釘，20.#1號頂緊螺釘，21.#2號頂緊螺釘，22.鋼絲繩，23.彈簧，24.鋼絲繩，25.標(biāo)尺。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

在圖1中，緣板阻尼器3安裝于葉片1緣板下方，在緣板阻尼器3下方粘結(jié)墊片4以防止鋼絲繩24對其產(chǎn)生振動影響。葉片1通過根部榫頭與基座2上榫槽相配合。

在圖2中，支架系統(tǒng)由支架11、橫梁12、#2號安裝螺釘15、#3號安裝螺釘16組成，通過#3號安裝螺釘16將支架固定在試驗(yàn)臺上并提供系統(tǒng)的穩(wěn)定性，橫梁12通過#2號安裝螺釘15固定在支架上。由葉片1、基座2、底座5、墊塊6、#3號頂緊螺釘7、#1號安裝螺釘8、螺栓9、螺母10等組成葉片加載裝置。由緣板阻尼器3、墊片4、滑道板13、加載梁14、定位塊17、#4號安裝螺釘18、#5號安裝螺釘19、#1號頂緊螺釘20、#2號頂緊螺釘21、鋼絲繩22、彈簧23、鋼絲繩24、標(biāo)尺28等組成緣板阻尼器加載裝置。

在圖3中，滑道板13通過#5號安裝螺釘19固定在橫梁12上，板中間開有兩道槽供加載梁14上下滑動，滑動距離可通過#1號頂緊螺釘20和#2號頂緊螺釘21調(diào)節(jié)限制并通過標(biāo)尺25的讀數(shù)確定彈簧伸長量的大小并計算得到加載力的大小。鋼絲繩22上端與加載梁14相連接，下端與彈簧23上端固定，鋼絲繩24上端與彈簧23下端固定，下端連接緣板阻尼器3，墊片4位于鋼絲繩24下端與緣板阻尼器3中間保證壓力均勻同時減小阻尼器對自身振動的影響。調(diào)整滑道板13與定位塊17的位置保證鋼絲繩22、彈簧23、鋼絲繩24均處于豎直狀態(tài)，然后擰緊螺釘。當(dāng)通過調(diào)節(jié)#1號頂緊螺釘20和#2號頂緊螺釘21使得彈簧23拉緊時，拉力經(jīng)由鋼絲繩24傳遞使得緣板阻尼器3和墊片4受到徑向拉力，可模擬真實(shí)旋轉(zhuǎn)過程中受到的離心力作用，并且隨著加載梁14上升，鋼絲繩24將提供更大的拉力作用。

在圖4中，所述葉片1通過根部榫頭與基座2上半部分所開的榫槽相配合，基座2可通過#1號安裝螺釘8固定在底座5上，所述底座5和墊塊6可以被螺栓9一起固定在實(shí)驗(yàn)臺上。 所述底座5中間開有孔可供所述#3號頂緊螺釘7穿過，所述基座2底部開有螺紋孔可供所述#3號頂緊螺釘7穿過并頂在所述葉片1上，將#3號頂緊螺釘7提供的頂緊力傳遞給葉片1。頂緊力大小可以由擰緊力矩?fù)Q算得到，

T＝K·P₀·d·10^-3 (1)

式中，T為擰緊力矩，K為擰緊力系數(shù)(與材料的表面狀態(tài)及硬度有關(guān))，P₀為螺釘作用在葉片上的頂緊力，d為螺釘公稱直徑。

當(dāng)研究所需要的葉片轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，需要對試驗(yàn)器進(jìn)行重新設(shè)置。通過換算得到相應(yīng)轉(zhuǎn)速對應(yīng)的擰緊力矩，旋轉(zhuǎn)頂緊螺釘使得其所提供的頂緊力滿足要求；通過計算得到相應(yīng)轉(zhuǎn)速下緣板阻尼器受到離心力大小，改變加載梁位置使得鋼絲繩提供的拉力滿足要求，此時結(jié)構(gòu)內(nèi)部受力與所需轉(zhuǎn)速下真實(shí)受力情況相等效，試驗(yàn)器設(shè)置完畢，可以進(jìn)行試驗(yàn)。