專利名稱：一種具有圍帶阻尼塊和葉根楔形阻尼塊的汽輪機(jī)葉片振動(dòng)特性試驗(yàn)測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽輪機(jī)葉片測量裝置，具體涉及一種具有圍帶阻尼塊和葉根楔形阻尼塊的汽輪機(jī)葉片振動(dòng)特性試驗(yàn)測量裝置。
背景技術(shù)：
汽輪機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中被廣泛的應(yīng)用于發(fā)電、工業(yè)動(dòng)力和船舶等重要方面，而其關(guān)鍵設(shè)備葉片的安全可靠性是汽輪機(jī)組安全運(yùn)行的重要保證。葉片在工作中受到脈動(dòng)氣流力的作用而產(chǎn)生振動(dòng)，運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，葉片的損壞大多是由葉片振動(dòng)疲勞引起。干摩擦阻尼結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)簡單、不受溫度限制而被廣泛的應(yīng)用于汽輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)中來降低其振動(dòng)應(yīng)力。由于干摩擦阻尼的強(qiáng)非線性特性，很難用一種通用的模型來描述，需要通過試驗(yàn)來對其進(jìn)行研究，因此有必要對干摩擦阻尼結(jié)構(gòu)對實(shí)際汽輪機(jī)葉片減振特性的影響進(jìn)行試驗(yàn)研究，以便為進(jìn)一步有效利用和發(fā)展具有相應(yīng)干摩擦阻尼結(jié)構(gòu)的汽輪機(jī)葉片提供必要依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種通過測量可以獲得阻尼塊對葉片的阻尼減振特性，為進(jìn)一步發(fā)展具有相應(yīng)阻尼結(jié)構(gòu)的汽輪機(jī)葉片奠定基礎(chǔ)的具有圍帶阻尼塊和葉根楔形阻尼塊的汽輪機(jī)葉片振動(dòng)特性試驗(yàn)測量裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括由試驗(yàn)臺(tái)底板和試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板組成的試驗(yàn)基礎(chǔ)臺(tái)架，試驗(yàn)基礎(chǔ)臺(tái)架固定在基礎(chǔ)平臺(tái)上，試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板內(nèi)側(cè)設(shè)置有凸臺(tái)，在試驗(yàn)臺(tái)底板上放置有液壓千斤頂，液壓千斤頂上設(shè)置有用于測量壓力載荷的貼有應(yīng)變片的標(biāo)準(zhǔn)試件，對葉根施加壓力載荷的葉根頂塊放置在標(biāo)準(zhǔn)試件的上表面，輪槽放置在葉根頂塊的上端，通過在輪槽下表面左右兩側(cè)各放置一個(gè)液壓千斤頂將輪槽向上頂起從而固定在試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板內(nèi)的凸臺(tái)上，葉片插入到輪槽中，頂桿插入輪槽與葉根底部的空隙中，頂桿兩側(cè)通過鋼絲繩牽拉經(jīng)鋼絲滑輪和安裝在試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板外側(cè)前、后的螺桿結(jié)構(gòu)對葉根楔形阻尼塊施加徑向拉力模擬其所受到的離心力，在圍帶阻尼塊上打有通孔，鋼絲繩穿過該通孔經(jīng)鋼絲滑輪和安裝在試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板外側(cè)中間的螺桿結(jié)構(gòu)對其施加徑向拉力模擬圍帶阻尼塊離心力，在鋼絲繩上均安裝有用于測量拉力值的靜態(tài)力傳感器，葉片經(jīng)螺紋連桿與激振器相連，在螺紋連桿上靠近葉片表面處安裝有對激振力進(jìn)行測量的動(dòng)態(tài)力傳感器，葉片振動(dòng)響應(yīng)測量機(jī)構(gòu)包括支架和位移傳感器，支架固定在基礎(chǔ)平臺(tái)上保持靜止，位移傳感器安裝在支架上，且位移傳感器與葉片表面之間保持Imm的測量距離。本發(fā)明的液壓千斤頂與標(biāo)準(zhǔn)試件之間設(shè)置有墊塊。本發(fā)明在保證葉片及阻尼塊的受力狀況與實(shí)際狀況較為一致的情況下，可以獲得阻尼塊對汽輪機(jī)葉片的阻尼減振特性，為進(jìn)一步利用和發(fā)展相應(yīng)阻尼結(jié)構(gòu)汽輪機(jī)葉片提供了必要依據(jù)。


圖1是具有圍帶阻尼塊和葉根楔形阻尼塊的汽輪機(jī)葉片結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 是試驗(yàn)基礎(chǔ)臺(tái)架結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是葉片根部接觸面壓力載荷施加和測量機(jī)構(gòu)示意圖；圖4是葉根楔形阻尼塊和圍帶阻尼塊離心力載荷施加和測量機(jī)構(gòu)示意圖；圖5是激振力施加和測量機(jī)構(gòu)與葉片振動(dòng)位移響應(yīng)測量機(jī)構(gòu)示意圖；圖中代號(hào)含義1_試驗(yàn)臺(tái)底板；2-試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板；3-液壓千斤頂；4-兩側(cè)的液壓千斤頂；5-墊塊；6-貼有應(yīng)變片的標(biāo)準(zhǔn)試件；7-葉根頂塊；8-葉片；9-輪槽；10-頂桿；11-鋼絲滑輪；12-靜態(tài)力傳感器；13-螺桿結(jié)構(gòu)，14-支架，15-位移傳感器，16-螺紋連桿；17-動(dòng)態(tài)力傳感器，18-激振器，19-圍帶部分，20-葉身部分，21-葉根部分，22-圍帶阻尼塊， 23-葉根楔形阻尼塊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖1，首先對試驗(yàn)中阻尼葉片8的結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。葉片8由葉根部分21、葉身部分20和圍帶部分19組成，還包括葉根楔形阻尼塊23和圍帶阻尼塊22，葉根楔形阻尼塊 23放置在相鄰兩個(gè)葉片的葉根平臺(tái)側(cè)面形成的空腔內(nèi)，圍帶阻尼塊22放置在相鄰兩個(gè)葉片圍帶側(cè)面形成的空腔內(nèi)，工作時(shí)，在離心力的作用下，葉根楔形阻尼塊23和圍帶阻尼塊 22與葉根平臺(tái)側(cè)面和圍帶側(cè)面緊緊貼住，在汽流激振力的作用下，葉片和阻尼塊之間產(chǎn)生微觀或宏觀的相對滑移，從而耗散振動(dòng)能量，產(chǎn)生阻尼減振效果。本發(fā)明旨在對具有阻尼塊結(jié)構(gòu)的汽輪機(jī)葉片的阻尼振動(dòng)特性進(jìn)行試驗(yàn)測試，獲得阻尼塊對葉片的阻尼振動(dòng)特性?；谶@個(gè)目的，設(shè)計(jì)了一套試驗(yàn)測試裝置，該裝置包括試驗(yàn)基礎(chǔ)臺(tái)架、葉片根部接觸面載荷施加和測量機(jī)構(gòu)、葉根楔形阻尼塊和圍帶阻尼塊離心力施加和測量機(jī)構(gòu)，激振力施加、測量機(jī)構(gòu)與葉片振動(dòng)位移響應(yīng)測量機(jī)構(gòu)。參照圖2，試驗(yàn)基礎(chǔ)臺(tái)架由試驗(yàn)臺(tái)底板1和試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板2組成，二者通過焊接連為一體。試驗(yàn)臺(tái)底板1用于放置其余試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板2內(nèi)側(cè)的凸臺(tái)用于固定輪槽9，而試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板2外側(cè)前、后和中間的螺桿結(jié)構(gòu)13分別用于施加葉根楔形阻尼塊23與圍帶阻尼塊22的離心力載荷。參照圖3，葉片根部接觸面壓力載荷施加和測量機(jī)構(gòu)包括液壓千斤頂3、兩側(cè)的液壓千斤頂4、墊塊5、標(biāo)準(zhǔn)試件6、頂塊7、葉片8以及輪槽9。液壓千斤頂3放置在試驗(yàn)臺(tái)底板1中央；墊塊5放置在液壓千斤頂3的上表面；用于測量壓力載荷的貼有應(yīng)變片的標(biāo)準(zhǔn)試件6放置在墊塊5上表面對應(yīng)的凹槽內(nèi)，對葉根部分21施加壓力載荷的葉根頂塊7放置在標(biāo)準(zhǔn)試件6的上表面，通過左右兩側(cè)的液壓千斤4將輪槽9頂起從而將其固定在試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板2內(nèi)的凸臺(tái)上，三個(gè)葉片8插入到固定在試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板2內(nèi)凸臺(tái)上的輪槽9中，葉根頂塊7 在液壓千斤頂3的作用下對葉根21底部截面施加載荷，使得壓力載荷傳遞到葉根21接觸面與輪槽9對應(yīng)的接觸面上，從而實(shí)現(xiàn)葉片根部壓力載荷的施加，并通過貼有應(yīng)變片的標(biāo)準(zhǔn)試件6來測量所施加的壓力載荷。參照圖4，葉根楔形阻尼塊和圍帶阻尼塊離心力施加和測量機(jī)構(gòu)包括頂桿10、鋼絲滑輪11、靜態(tài)力傳感器12、螺桿結(jié)構(gòu)13。為了施加葉根楔形阻尼塊的模擬離心力載荷，將頂桿10插入輪槽9與葉根底部的空隙中，頂桿10兩側(cè)通過鋼絲繩牽拉，用固定在試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板2外側(cè)的前、后螺桿結(jié)構(gòu)13和鋼絲滑輪11對葉根楔形阻尼塊施加徑向拉力來模擬阻尼塊離心力，拉力值通過鋼絲繩上的靜態(tài)力傳感器12測量得到；為了施加圍帶阻尼塊模擬離心力載荷，直接在圍帶阻尼塊22上打通孔，將鋼絲繩穿該通孔中，再通過鋼絲滑輪11和試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板2外側(cè)的中間螺桿結(jié)構(gòu)13對其施加徑向拉力來模擬圍帶阻尼塊離心力，拉力值通過鋼絲繩上的靜態(tài)力傳感器12測量得到。 在施加完葉根壓力載荷和各阻尼塊離心力載荷之后，即可對葉片施加激振力并布置葉片位移響應(yīng)測量裝置。參照圖5，離心力施加和測量機(jī)構(gòu)包括激振器18、螺紋連桿16 和動(dòng)態(tài)力傳感器17，通過螺紋連桿16將激振器18與葉片8連接起來，在螺紋連桿16上靠近葉片8表面處連接有動(dòng)態(tài)力傳感器17對激振力進(jìn)行測量；葉片振動(dòng)響應(yīng)測量機(jī)構(gòu)包括支架14和位移傳感器15，支架14固定在基礎(chǔ)平臺(tái)上保持靜止，將位移傳感器15安裝在支架 14上，調(diào)整支架14上位移傳感器15與葉片8表面之間保持Imm的測量距離。最后通過激振器18對葉片8施加一定幅值和頻率的激振力，并采用支架上的位移傳感器15測量葉片的振動(dòng)位移響應(yīng)，從而獲得具有圍帶阻尼塊和葉根楔形阻尼塊汽輪機(jī)葉片的阻尼振動(dòng)特性，為進(jìn)一步利用和發(fā)展相應(yīng)阻尼結(jié)構(gòu)汽輪機(jī)葉片提供必要的依據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種具有圍帶阻尼塊和葉根楔形阻尼塊的汽輪機(jī)葉片振動(dòng)特性試驗(yàn)測量裝置，其特征在于包括由試驗(yàn)臺(tái)底板(1)和試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板( 組成的試驗(yàn)基礎(chǔ)臺(tái)架，試驗(yàn)基礎(chǔ)臺(tái)架固定在基礎(chǔ)平臺(tái)上，試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板O)內(nèi)側(cè)設(shè)置有凸臺(tái)，在試驗(yàn)臺(tái)底板(1)上放置有液壓千斤頂 (3)，液壓千斤頂C3)上設(shè)置有用于測量壓力載荷的貼有應(yīng)變片的標(biāo)準(zhǔn)試件(6)，對葉根施加壓力載荷的葉根頂塊(7)放置在標(biāo)準(zhǔn)試件(6)的上表面，輪槽(9)放置在葉根頂塊(7)的上端，通過在輪槽(9)下表面左右兩側(cè)各放置一個(gè)液壓千斤頂(4)將輪槽(9)向上頂起從而固定在試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板⑵內(nèi)的凸臺(tái)上，葉片插入到輪槽(9)中，頂桿(10)插入輪槽(9)與葉根底部的空隙中，頂桿(10)兩側(cè)通過鋼絲繩牽拉經(jīng)鋼絲滑輪(11)和安裝在試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板(2) 外側(cè)前、后的螺桿結(jié)構(gòu)(13)對葉根楔形阻尼塊03)施加徑向拉力模擬其所受到的離心力， 在圍帶阻尼塊02)上打有通孔，鋼絲繩穿過該通孔經(jīng)鋼絲滑輪(11)和安裝在試驗(yàn)臺(tái)側(cè)板 (2)外側(cè)中間的螺桿結(jié)構(gòu)(13)對其施加徑向拉力模擬圍帶阻尼塊離心力，在鋼絲繩上均安裝有用于測量拉力值的靜態(tài)力傳感器(12)，葉片⑶經(jīng)螺紋連桿(16)與激振器(18)相連， 在螺紋連桿(16)上靠近葉片(8)表面處安裝有對激振力進(jìn)行測量的動(dòng)態(tài)力傳感器(17)，葉片振動(dòng)響應(yīng)測量機(jī)構(gòu)包括支架(14)和位移傳感器(15)，支架(14)固定在基礎(chǔ)平臺(tái)上保持靜止，位移傳感器(1 安裝在支架(14)上，且位移傳感器(1 與葉片(8)表面之間保持 Imm的測量距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有圍帶阻尼塊和葉根楔形阻尼塊的汽輪機(jī)葉片振動(dòng)特性試驗(yàn)測量裝置，其特征在于所述的液壓千斤頂C3)與標(biāo)準(zhǔn)試件(6)之間設(shè)置有墊塊(5)。
全文摘要
一種具有圍帶阻尼塊和葉根楔形阻尼塊的汽輪機(jī)葉片振動(dòng)特性試驗(yàn)測量裝置。包括試驗(yàn)基礎(chǔ)臺(tái)架、葉根接觸面壓力載荷施加機(jī)構(gòu)、葉片根部楔形阻尼塊及圍帶部分阻尼塊的離心力施加機(jī)構(gòu)、激振力施加機(jī)構(gòu)和振動(dòng)參數(shù)測量機(jī)構(gòu)。通過葉片根部接觸面壓力載荷施加機(jī)構(gòu)對葉片根部接觸面處施加壓力載荷，并采用貼有應(yīng)變片的標(biāo)準(zhǔn)試件來測量所施加的壓力載荷；利用鋼絲滑輪結(jié)構(gòu)對葉根楔形阻尼塊和圍帶阻尼塊施加對應(yīng)的離心力載荷，并采用靜態(tài)力傳感器測量所施加的阻尼塊離心力；激振器與葉片的葉身部分連接并對葉片施加激振力；所測量的振動(dòng)參數(shù)對應(yīng)于葉片的振動(dòng)位移響應(yīng)，通過位移傳感器測量葉片的振動(dòng)位移響應(yīng)，通過力傳感器和位移傳感器檢測力信號(hào)和位移信號(hào)。
文檔編號(hào)G01M7/02GK102156035SQ20111007224
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者吳君, 張荻, 謝永慧 申請人:西安交通大學(xué)