[发明专利]一种燃烧室喷嘴模态试验夹具装置

说明书

本发明公开了一种燃烧室喷嘴模态试验夹具装置，所述装置包括测试台台面(3)、第一夹持单元(1)、第二夹持单元(2)，所述第一夹持单元(1)和所述第二夹持单元(2)设置于所述测试台台面(3)上，其特征在于：在所述第一夹持单元(1)上设置有用于容纳待测工件的端部(18)和燃料供应组件的零件空腔。该夹持装置能够稳定的支撑待测工件，上面的空腔能够容纳产品的突出部，同时夹持方式与该待测工件实际的装配方式相同，从而得到更符合试验结果的有限元模型的参数，进而提高有限元方法测算的精度，从而节省试验成本、提高研发效率。

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机燃烧室零件模态试验夹具装置，具体而言，涉及一种燃气轮机燃烧室中的喷嘴模态试验夹具装置所需的夹具。

背景技术

燃烧室部件受燃烧脉动及整机振动等多种激振力影响，可能会在燃烧室运行过程中由于振动而引发故障。除此之外，燃烧室部件在时变载荷作用下，零部件若发生振动，产生交变应力，如果激振力所传递的能量不能转化为部件动能以及不能被阻尼吸收，则会使部件持续振动经过一定应力循环系数后，最终导致裂纹发生或断裂，导致部件振动失效。因此，了解燃烧室结构振动特性及检验结构动力学设计合理性是十分必要的。

试验模态分析又称模态分析的试验过程，简称模态试验，是验证理论模态分析及有限元分析可靠性的方法之一，也是结构动力学分析的必要及有效的手段之一，目前被广泛应用于航空、航天、兵器、船舶、核工业等国防工业领域和汽车、建筑等民用工业部门。模态试验装置主要包括夹具、激振器、力传感器及加速度传感器、数据采集系统、测量系统等，其中夹具装置是模态试验装置的重要组成部分，模态试验中针对试验件进行合理的夹具装置设计，是进行模态试验的基础。现有模态试验技术中，针对重型燃气轮机燃烧室喷嘴的夹具装置是基于自由边界的模态试验，用于模拟自由边界的方法主要有：橡皮绳悬挂、海绵垫支承、气囊支承、橡胶垫支承、空气弹簧支承、软弹性支承或悬挂等。

现有技术中，对重型燃气轮机燃烧室喷嘴的模态试验装置是提供的自由边界，模拟试验件与大地没有任何约束。而喷嘴在燃烧室头部的实际装配状态复杂，涉及到燃烧室端盖及罩帽，处于刚度较大的约束边界，因此自由边界无法模拟喷嘴在燃烧室头部的实际装配状态，即无法提供约束条件下的模态试验，则无法得到准确的贴近实际使用状态的模态参数，自由边界模态试验反而会给后续的结构修改带来巨大干扰。实际工程测试时，试验对象应尽可能接近实际工作状态及边界条件，以减小测试误差。

现有技术CN103592132B公开了一种燃气轮机燃烧室加压可视化燃烧试验装置，该装置中，通过法兰盘和支撑座固定在实验装置的内腔，喷嘴上有燃料管和法兰。具体来说：喷嘴由三部分组成，分别由管路部分、喷嘴主体、喷嘴端部，其中在喷嘴主体有较大的法兰盘，法兰盘被固定在测试主体设备上，喷嘴端部直接伸入到测试装备内腔，端部被支撑架支撑。但该文件中并未设置零件突出部的容纳空腔，同时其夹持方式与喷嘴实际的夹持方式不同，因此本技术方案的核心是稳固的固定，同时也并未将测量重点测量零件的模态参数。

现有技术CN114354203A公开了一种涡流器和喷嘴一体化性能试验装置，其中的喷嘴采用法兰固定于实验装置上，喷嘴喷头端采用环状支撑结构被固定于试验台内部。具体来说：该申请公开的喷嘴整体呈类似筒状，顶部带有若干燃料供给管，喷嘴中部带有法兰，利用该法兰以螺栓将喷嘴固定在实验主体上，喷嘴的端部通过安装位被固定产品主体上。但该申请中并没有设置与喷嘴的燃料管路想对应的产品空腔结构。同时其测量的重点是在于燃气喷嘴的流体特性，而非模态参数。

现有技术CN208872520U公开了一种燃气轮机燃烧室多头部试验件试验台，在该实验台中，采用三个支撑结构将喷嘴固定在实验装置的内腔，喷嘴末端带有燃料管，且实验装置上有燃料管插口和容纳燃料管的空间。具体说：在该申请中，喷嘴整体呈管状，喷嘴尾部带有燃料管，燃料管及喷嘴均位于实验装置内部。喷嘴分别在头部、中部、和尾部采用固定支撑结构固定于腔体中部。燃料管通过腔体尾部的孔伸出腔体。该专利公开的方式技术方案是将整个喷嘴容纳到测试装备内部，而非设置一个仅容纳喷嘴部分结构的夹持装置，同时支撑方式采用三个支撑结构。