整體葉輪葉片振動(dòng)疲勞試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法

本發(fā)明公開(kāi)了一種整體葉輪葉片振動(dòng)疲勞試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，該試驗(yàn)裝置包括振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)及整體葉輪，整體葉輪經(jīng)夾具軸向壓緊并固定在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上；振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)連接有用于起振的振動(dòng)裝置；整體葉輪連接有用于檢測(cè)并記錄試驗(yàn)參數(shù)的檢測(cè)裝置；為了避免這個(gè)問(wèn)題，制造商不會(huì)完整銑削每個(gè)葉片，而是單獨(dú)加工葉片的外刃到成品形狀然后轉(zhuǎn)到下一個(gè)。整體葉輪上的相鄰葉片之間設(shè)有用于使相鄰葉片互相阻尼的橡膠阻尼塊。本發(fā)明通過(guò)在整體葉輪上相鄰葉片問(wèn)設(shè)置橡膠阻尼塊使得相鄰葉片問(wèn)互相阻尼，保證了對(duì)整體葉輪上單個(gè)葉片進(jìn)行振動(dòng)疲勞試驗(yàn)時(shí)其他葉片不能自由振動(dòng)，既避免了對(duì)整體葉輪進(jìn)行等分切割的麻煩，又避免了因支撐葉片的剛性變化導(dǎo)致葉片固有頻率的改變，從而保證了振動(dòng)疲勞試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

葉片是葉輪機(jī)械的關(guān)鍵零部件,其工作環(huán)境惡劣,同時(shí)受高離心力、穩(wěn)定氣流力和交變氣流激振力的作用,是故障多發(fā)件。葉片失效原因主要有機(jī)械損傷、高溫?fù)p傷、高溫暴露、蠕變失效、疲勞失效和腐蝕。其中疲勞失效是重要的一個(gè)原因,它往往導(dǎo)致葉片斷裂。研究葉片的減振方法有較大的工程意義。目前已有一些較成熟的減振技術(shù),如干摩擦阻尼和蜂窩密封減振,前者通過(guò)特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到減振的目的，后者則能加劇氣流擾動(dòng),提高氣流的能量耗散,減小氣流激振。這些方法雖有明顯的減振作用,但效果有限,且其結(jié)構(gòu)固定,無(wú)法實(shí)現(xiàn)參數(shù)的調(diào)整。另外,有學(xué)者研究應(yīng)用反旋流措施來(lái)提高轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性，通過(guò)向密封間隙噴入逆向氣流來(lái)減小密封間隙內(nèi)的旋流。反旋流只有在合適的流速和流量下才能起到抑振的作用,否則就會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)失穩(wěn),且反旋流結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算困難,因此其工程應(yīng)用并不多。本文研究的吸氣方法從新的角度來(lái)改善葉頂間隙的氣流特性,較反旋流技術(shù)有較大的優(yōu)勢(shì)。因此,有必要在葉片的設(shè)計(jì)過(guò)程中建立合適的有限元模型并進(jìn)行振動(dòng)固有特性分析和響應(yīng)分析。

葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主要零件之一,其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率和運(yùn)行可靠性。葉片的工作環(huán)境比較惡劣,除了承受高速旋轉(zhuǎn)的氣動(dòng)力、離心力和振動(dòng)負(fù)荷外,還要受到熱應(yīng)力的作用,很容易發(fā)生故障。以航空發(fā)動(dòng)機(jī)為例,據(jù)統(tǒng)計(jì)振動(dòng)故障率占發(fā)動(dòng)機(jī)中總故障率的60%以上,而葉片振動(dòng)故障率又占振動(dòng)故障率的70%以上。因此,有必要在葉片的設(shè)計(jì)過(guò)程中建立合適的有限元模型并進(jìn)行振動(dòng)固有特性分析和響應(yīng)分析。本文針對(duì)葉片固有特性和振動(dòng)響應(yīng)的分析方法進(jìn)行研究。首先對(duì)葉片固有特性分析方法和振動(dòng)響應(yīng)分析方法進(jìn)行了綜合性評(píng)述。本文研究的吸氣方法從新的角度來(lái)改善葉頂間隙的氣流特性,較反旋流技術(shù)有較大的優(yōu)勢(shì)。