一种管式减涡器振动响应特性测试系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种管式减涡器振动响应特性测试系统及方法，所述管式减涡器振动响应特性测试系统包括：输入部，用于输入激励信号；测试部，用于根据所述激励信号对管式减涡器进行非旋转振动响应特性测试，获得测试结果数据；输出部，用于输出所述测试结果数据。本发明专利技术能够实现对管式减涡器的振动与响应特性的测量，对于深入了解管式减涡器的作用机理、抑制减涡器振动、探究管式减涡器与引气盘耦合振动的规律具有重要意义。

A test system and method for vibration response characteristics of tubular vortex reducer

【技术实现步骤摘要】
一种管式减涡器振动响应特性测试系统及方法
本专利技术属于振动特性测量
，特别涉及一种管式减涡器振动响应特性测试系统及方法。
技术介绍
在航空发动机二次空气系统中，引气流路的设计是为了吸收高热负荷涡轮盘的热量，防止热气从主涡轮气体通道吸入涡轮盘之间的空腔，并密封轴承室避免油气泄漏。目前采用的内部引气方式，是将气体从高压压气机鼓筒孔径向向内引流至高压轴，这种引气方式可避免增加外部管路，提升引气安全性。但是，通过上述这种方式获得的气流受旋转影响会在盘腔内形成强烈的涡流，产生较大的流动压损。为解决空气在旋转盘腔内流动能量损失大的问题，通常在旋转盘腔内安装各式减涡器结构来限制空气旋转并引导其径向内流。其中，管式减涡器是在压气机盘腔内安装一套径向减涡管的结构，可有效防止气流产生较大的周向速度，从而抑制涡旋的产生，能有效降低盘内压力损失。然而，由于“管风琴效应”，管子在气流激振作用下容易产生振动，会由于高循环疲劳而导致开裂。目前，针对减涡器的研究着重于降低自由旋涡及减少压降损失的流动特性分析，但对减涡器振动特性及结构阻尼优化的研究相对较少，关于减涡器振动特性的试验研究则更是鲜有报道。作为航空发动机中的关键热端部件，管式减涡器在压气机盘腔中工作时涉及到复杂的非线性流固耦合作用和气流激振力作用，影响因素较多，振动机理复杂，在盘腔内涡流和转子联合作用下将产生不可忽视的振动问题，对涡轮盘的振动安全性造成威胁，因此势必要对减涡器振动响应特性分析展开实验研究。综上，亟需一种新的管式减涡器振动响应特性测试系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种管式减涡器振动响应特性测试系统及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术能够实现对管式减涡器的振动与响应特性的测量，对于深入了解管式减涡器的作用机理、抑制减涡器振动、探究管式减涡器与引气盘耦合振动的规律具有重要意义。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的一种管式减涡器振动响应特性测试系统，包括：输入部，用于输入激励信号；测试部，用于根据所述激励信号对管式减涡器进行非旋转振动响应特性测试，获得测试结果数据；所述管式减涡器包括引气管待测件和引气盘；所述测试部包括：减涡器基础固定装置，包括：夹块、引气盘和压块；所述压块用于与隔振基础平台固定连接，所述夹块可拆卸的固定安装在所述压块上，所述夹块用于安装引气管待测件和引气盘；顶力载荷施加和测量装置，用于对引气管待测件和引气盘施加顶力，并测量施加的载荷值；激振力施加和测量装置，用于对引气管待测件和引气盘施加激振力，并测量施加的载荷值；减涡器振动响应测量装置，包括电涡流位移传感器和加速度传感器，用于实现引气管待测件振动响应测量；输出部，用于输出所述测试结果数据。本专利技术的进一步改进在于，所述输入部包括：函数信号发生器，用于产生正弦稳态信号；功率放大器，用于将正弦稳态信号进行放大处理，获得放大处理后的信号；所述放大处理后的信号用于作为测试部的激励信号。本专利技术的进一步改进在于，所述顶力载荷施加和测量装置包括：油泵、油压表、千斤顶和顶块；所述油泵经所述油压表与所述千斤顶的进油口相连通，所述顶块固定安装在所述千斤顶的顶力输出端。本专利技术的进一步改进在于，所述激振力施加和测量装置包括：激振器、激振杆和动态力传感器；所述激振器的输入端用于接收所述激励信号，所述激振器的输出端与所述激振杆的一端固定连接，所述激振杆的另一端用于与引气管待测件相连接；所述激振杆上设置有所述动态力传感器。本专利技术的进一步改进在于，所述激振杆为中间窄两端宽的变截面柔性螺纹连杆。本专利技术的进一步改进在于，所述输出部包括：数据采集器，用于获取电涡流位移传感器和加速度传感器采集的数据；计算机，用于对数据采集器获取的数据进行存储和展示。本专利技术的一种管式减涡器振动响应特性测试方法，基于本专利技术上述的系统，包括以下步骤：将引气管待测件、引气盘通过螺栓安装于夹块，通过顶力载荷施加和测量装置施加顶力载荷并对载荷值进行监测，获取测试过程中使用的顶力载荷；将激振力施加和测量装置与引气管待测件的叶片相连接，将简谐稳态振动信号传递到引气管待测件上，实现激振力加载，；其中，通过监测激振力的载荷值，使激振力幅值稳定在预定值上；采用传感器测量获得引气管管长不同位置处的振动位移响应；改变激振频率，获得各测点处引气管的幅频响应曲线；改变激振力幅值，获得不同幅值激振力载荷作用下的振动频率响应曲线；更换不同长度、直径和配合间隙的引气管待测件，获得不同结构参数下引气管振动和响应特性的变化曲线。本专利技术的进一步改进在于，获取测试过程中使用的顶力载荷时，采用力锤敲击法测量得到引气管待测件自由振动的衰减响应曲线，并通过频谱分析得到减涡器的固有频率；第n次加载引气管待测件的固有频率fn与第n-1次的固有频率fn-1之间的相对误差小于预设值时，将第n次加载对应的载荷作为实验测试过程中使用的顶力载荷。本专利技术的进一步改进在于，所述引气管待测件包括带有阻尼管的引气管待测件和不带阻尼管的引气管待测件。本专利技术的进一步改进在于，采用带有阻尼管的引气管待测件时，还包括：更换不同长度、开槽数量和开槽深度的阻尼管模型，获得不同阻尼管结构参数下引气管振动和响应特性的变化曲线。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术能够实现对管式减涡器的振动与响应特性的测量，对于深入了解管式减涡器的作用机理、抑制减涡器振动、探究管式减涡器与引气盘耦合振动的规律具有重要意义。本专利技术中，引气管、引气盘通过可拆卸的方式(可以是螺栓)连接在夹块上，方便拆卸更换，通过更换引气管待测件模型，能够探究不同引气管、阻尼管结构参数对振动和响应特性的变化曲线及影响规律。本专利技术中，对非旋转条件下的减涡器采用施加顶力载荷的方式来等效旋转条件下的离心力作用，采用螺栓紧固在夹块上的方式来等效实际受到的轴向和径向上的位移约束，大大降低了实验段成本及实验安全性顾虑，且顶力载荷可通过油泵调节及油压表监测，方便人为精细化控制与主动化操作。本专利技术中，采用力锤敲击法得到减涡器与夹块间的紧固状态，操作简单易实施，并采用变截面柔性激振杆施加激励，消除附加约束对减涡器振动特性的影响，提高了测量精度。本专利技术测试方法重复性高，适用性广，夹块设计为可拆卸并可根据待测件形式进行适配，可实现对透平机械中关心振动特性的多种关键部件进行测量，如各式减涡器、阻尼叶片、拉金叶片等。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例的一种管式减涡器非旋转振动响应特性实验测试系统的示意框图；图2是本专利技术实施例的一种管式减涡器非旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管式减涡器振动响应特性测试系统，其特征在于，包括：/n输入部，用于输入激励信号；/n测试部，用于根据所述激励信号对管式减涡器进行非旋转振动响应特性测试，获得测试结果数据；所述管式减涡器包括引气管待测件(10)和引气盘(11)；/n所述测试部包括：/n减涡器基础固定装置，包括：夹块(6)、引气盘(11)和压块(20)；所述压块(20)用于与隔振基础平台固定连接，所述夹块(6)可拆卸的固定安装在所述压块(20)上，所述夹块(6)用于安装引气管待测件(10)和引气盘(11)；/n顶力载荷施加和测量装置，用于对引气管待测件(10)和引气盘(11)施加顶力，并测量施加的载荷值；/n激振力施加和测量装置，用于对引气管待测件(10)和引气盘(11)施加激振力，并测量施加的载荷值；/n减涡器振动响应测量装置，包括电涡流位移传感器和加速度传感器，用于实现引气管待测件(10)振动响应测量；/n输出部，用于输出所述测试结果数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种管式减涡器振动响应特性测试系统，其特征在于，包括：
输入部，用于输入激励信号；
测试部，用于根据所述激励信号对管式减涡器进行非旋转振动响应特性测试，获得测试结果数据；所述管式减涡器包括引气管待测件(10)和引气盘(11)；
所述测试部包括：
减涡器基础固定装置，包括：夹块(6)、引气盘(11)和压块(20)；所述压块(20)用于与隔振基础平台固定连接，所述夹块(6)可拆卸的固定安装在所述压块(20)上，所述夹块(6)用于安装引气管待测件(10)和引气盘(11)；
顶力载荷施加和测量装置，用于对引气管待测件(10)和引气盘(11)施加顶力，并测量施加的载荷值；
激振力施加和测量装置，用于对引气管待测件(10)和引气盘(11)施加激振力，并测量施加的载荷值；
减涡器振动响应测量装置，包括电涡流位移传感器和加速度传感器，用于实现引气管待测件(10)振动响应测量；
输出部，用于输出所述测试结果数据。


2.根据权利要求1所述的一种管式减涡器振动响应特性测试系统，其特征在于，所述输入部包括：
函数信号发生器(1)，用于产生正弦稳态信号；
功率放大器(2)，用于将正弦稳态信号进行放大处理，获得放大处理后的信号；所述放大处理后的信号用于作为测试部的激励信号。


3.根据权利要求1所述的一种管式减涡器振动响应特性测试系统，其特征在于，所述顶力载荷施加和测量装置包括：油泵(16)、油压表(15)、千斤顶(8)和顶块(7)；所述油泵(16)经所述油压表(15)与所述千斤顶(8)的进油口相连通，所述顶块(7)固定安装在所述千斤顶(8)的顶力输出端。


4.根据权利要求1所述的一种管式减涡器振动响应特性测试系统，其特征在于，所述激振力施加和测量装置包括：激振器(3)、激振杆(4)和动态力传感器(5)；
所述激振器(3)的输入端用于接收所述激励信号，所述激振器(3)的输出端与所述激振杆(4)的一端固定连接，所述激振杆(4)的另一端用于与引气管待测件(10)相连接；
所述激振杆(4)上设置有所述动态力传感器(5)。


5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢永慧，刘铸锋，朱光亚，李良梁，张荻，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61