[发明专利]一种锯齿形三联装带冠叶片减振特性实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，具体来说，是一种用于航空发动机中锯齿形三联装带冠叶片减震特性实验装置，用来获得带冠叶片的减振特性。

背景技术

在航空发动机中，涡轮叶片是重要的零部件之一，在工作中除了要承受高温高压燃气的冲击，还会因为离心力和气动力等循环载荷引起叶片的高循环疲劳振动。为了降低发动机叶片的振动应力，除了避开叶片共振和提高叶片材料抗疲劳特性之外，还必须增加叶片系统的阻尼。目前干摩擦阻尼减振效果最为明显,其优点为结构简单且环境适应能力强。干摩擦阻尼是利用相互接触的物体发生振动时接触面之间的摩擦来消耗振动能量进行减振的，目前，在涡轮叶片减振中最为常用的是叶片带冠结构，就是在叶片顶端设计叶冠，并通过锯齿形叶冠阻尼面的紧度设计，从而对叶片的共振频率进行调节，达到减振和调频的目的。

为了获得更好的减振效果，需要了解叶冠的关键参数（预扭角、接触角和正压力等）对减振的影响规律。目前国内外学者针对带冠叶片的减振规律进行了理论分析和实验验证，并取得了一定的成果，但多为理论和机理方面的研究，由于理论假设与实际模型的差异，导致理论分析结果的工程应用性难以得到验证。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提出一种结构合理的带冠叶片减振特性实验装置，以研究不同接触角、预扭角和接触正压力下的带冠叶片减振特性。

本发明锯齿形三联装带冠叶片减振特性实验装置，包括带冠叶片、夹持机构与加载机构。其中，三个带冠叶片为三个，均竖直设置，叶冠等高，且采用锯齿形结构叶冠；三个带冠叶片均通过夹持机构固定后，三个相邻叶冠紧接触。夹持机构上方设置有加载机构；加载机构包括加载盘与摩擦块构成；其中，加载盘水平设置，加载盘上开有叶冠出口，使三个带冠叶片的叶冠由叶冠出口伸出；摩擦块有两个，分别位于叶冠出口的左右两侧；两个摩擦块固定在加载盘上，固定后使两个摩擦块一端分别与各自相邻的带冠叶片中叶冠的摩擦面接触。

本发明的优点在于：

1、本发明锯齿形三联装带冠叶片减振特性实验装置，实现对不同关键参数下带冠叶片的减振特性测量，从而对叶冠结构各参数对减振效果的影响有着直观的认识，并能够对理论分析结果提供验证和改进的依据；

2、本发明锯齿形三联装带冠叶片减振特性实验装置，结构合理，采用三联装带冠叶片的设计可真实反映带冠叶片的不同关键参数要求。

附图说明

图1为本发明实验装置整体结构示意图；

图2为本发明实验装置中摩擦块安装方式示意图；

图3为采用本发明实验装置进行三联装带冠叶片的模态分析，与采用现有装置进行单个自由带冠叶片的模态分析对比图；

图4为采用本发明实验装置对不同接触角下的模态实验结果；

图5为采用本发明实验装置测得的在带冠叶片接触角为30度下，不同预扭角的模态结果；

图6为在模态实验基础上通过数值模拟得出的两个摩擦块与相邻叶冠摩擦面的正压力对减振效果的影响规律。

图中：

1-带冠叶片  2-夹持机构         3-加载机构   101-叶冠

102-叶身    201-底座           202-支撑架   203-夹持组件

203a-夹持体 203b-螺栓螺母组件A 301-加载盘   302-摩擦块

303-通槽A   304-通槽B          305-通槽C

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明一种锯齿形三联装带冠叶片减振特性实验装置，包括带冠叶片1、夹持机构2与加载机构3，如图1所示。

其中，带冠叶片1的叶冠101采用锯齿形结构，叶冠101的预扭角、接触角根据实验需要进行设计；叶身102采用平板结构，叶身102顶端与叶冠101底面垂直固连；为了保证叶身102与叶冠101的垂直度与刚度，通过在叶冠101上开孔与叶身102顶端插接，并通过点焊固定；三个带冠叶片1竖直设置，通过夹持机构2固定，且固定后使三个相邻叶冠101紧接触。由此通过上述三个带冠叶片1来模拟实际工作中整圈涡轮带冠叶片中的三个相邻带冠叶片真实的接触状态；