本發(fā)明涉及航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子技術(shù)領域，特別是涉及一種航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子臨界振型測試方法。

背景技術(shù)：

轉(zhuǎn)子的振動特性也是發(fā)動機振動測試、分析與故障診斷的基礎。但由于發(fā)動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的復雜和特殊性(轉(zhuǎn)子帶葉片)，并且轉(zhuǎn)子完全包于機匣之內(nèi)，導致無法直接對轉(zhuǎn)子進行測試，轉(zhuǎn)子臨界振型的測試一直無法實現(xiàn)。

目前通用的做法是在發(fā)動機試驗過程中，利用安裝于發(fā)動機機匣上的振動傳感器拾取振動信號，通過提取轉(zhuǎn)子工頻的振動幅值，利用幅值變化判斷轉(zhuǎn)子是否發(fā)生臨界現(xiàn)象。而對該臨界對應的振型，則通過計算得到，沒有實際測試。

因此，希望有一種技術(shù)方案來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的至少一個上述缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子臨界振型測試方法來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的至少一個上述缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子臨界振型測試方法，所述航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子臨界振型測試方法包括以下步驟：

步驟1：發(fā)動機機匣沿轉(zhuǎn)子軸向同一角度，在多級葉片的每級葉片的正對機匣位置上開孔，所述孔用于安裝間隙測試傳感器；

步驟2：在發(fā)動機轉(zhuǎn)子的任意一級葉片上設置一標記葉片；

步驟3：以任意一級葉片進行試驗，在發(fā)動機轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速下，以所述標記葉片為數(shù)據(jù)記錄起始點，記錄轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，每個葉片經(jīng)過間隙測試傳感器時的葉尖與機匣間隙值；

步驟4：在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周的葉尖與機匣間隙值中，查找間隙最小值和間隙最大值，利用間隙最小值與間隙最大值差值得到轉(zhuǎn)子振動位移峰-峰值，將轉(zhuǎn)子振動位移峰-峰值除以2，得到振動峰值；

步驟5：在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周的葉尖與機匣間隙值中，查找間隙最小值所對應的葉片數(shù)，計算出其與標記葉片的相位差；

步驟6：針對其它級葉片，重復所述步驟3至所述步驟5，可以得到不同級葉片的轉(zhuǎn)子振動位移峰值和相位差；

步驟7：以得到的各個相位差以及各個振動位移峰值為基準，繪制出不同轉(zhuǎn)子位置的振動矢量圖，將各振動矢量圖連線，得到轉(zhuǎn)子在臨界條件下的振型。

優(yōu)選地，所述步驟5采用如下公式計算：

其中，

m為葉片數(shù)，n為轉(zhuǎn)子一級的葉片數(shù)；為相位差。

優(yōu)選地，所述多級葉片至少為三級。

優(yōu)選地，所述標記葉片采用如下方式進行標記：所述標記葉片的葉尖比正常葉片短，在試驗過程中該標記葉片的葉尖與機匣間隙值將大于其它葉片葉尖與機匣間隙。

優(yōu)選地，所述步驟3中，至少要沿轉(zhuǎn)子軸向測試3個位置。

優(yōu)選地，所述步驟3采用發(fā)動機葉尖間隙測試系統(tǒng)進行測試。

優(yōu)選地，采用發(fā)動機葉尖間隙測試系統(tǒng)進行測試時，采樣頻率保證能夠測試到每個葉片。

本發(fā)明中的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子臨界振型測試方法，能夠直接在發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中通過測試得到結(jié)果，無需發(fā)動機分解或額外提供激振力，結(jié)果真實可信。本發(fā)明解決了有外置機匣并且?guī)в腥~片的轉(zhuǎn)子在臨界轉(zhuǎn)速下測試振型的難題，為驗證計算結(jié)果、判斷共振是否有害提供了直接的依據(jù)。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子臨界振型測試方法的流程示意圖。

圖2是圖1所示的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子臨界振型測試方法所獲得的轉(zhuǎn)子在臨界條件下的振型的示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子臨界振型測試方法的流程示意圖。圖2是圖1所示的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子臨界振型測試方法所獲得的轉(zhuǎn)子在臨界條件下的振型的示意圖。

如圖1所示的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子臨界振型測試方法包括以下步驟：

步驟1：發(fā)動機機匣沿轉(zhuǎn)子軸向同一角度，在多級葉片的每級葉片的正對機匣位置上開孔，孔用于安裝間隙測試傳感器；

步驟2：在發(fā)動機轉(zhuǎn)子的任意一級葉片上設置一標記葉片；

步驟3：以任意一級葉片進行試驗，在發(fā)動機轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速下，以標記葉片為數(shù)據(jù)記錄起始點，記錄轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，每個葉片經(jīng)過間隙測試傳感器時的葉尖與機匣間隙值；

步驟4：在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周的葉尖與機匣間隙值中，查找間隙最小值和間隙最大值，利用間隙最小值與間隙最大值差值得到轉(zhuǎn)子振動位移峰-峰值，將轉(zhuǎn)子振動位移峰-峰值除以2，得到振動峰值；

步驟5：在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周的葉尖與機匣間隙值中，查找間隙最小值所對應的葉片數(shù)，計算出其與標記葉片的相位差；

步驟6：針對其它級葉片，重復步驟3至所述步驟5，可以得到不同級葉片的轉(zhuǎn)子振動位移峰值和相位差；

步驟7：以得到的各個相位差以及各個振動位移峰值為基準，繪制出不同轉(zhuǎn)子位置的振動矢量圖，將各振動矢量圖連線，得到轉(zhuǎn)子在臨界條件下的振型。

本發(fā)明中的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子臨界振型測試方法，能夠直接在發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中通過測試得到結(jié)果，無需發(fā)動機分解或額外提供激振力，結(jié)果真實可信。本發(fā)明解決了有外置機匣并且?guī)в腥~片的轉(zhuǎn)子在臨界轉(zhuǎn)速下測試振型的難題，為驗證計算結(jié)果、判斷共振是否有害提供了直接的依據(jù)。

在本實施例中，步驟5采用如下公式計算：

其中，

m為葉片數(shù)，n為轉(zhuǎn)子一級的葉片數(shù)；為相位差。

在本實施例中，所述多級葉片至少為三級。

在本實施例中，標記葉片采用如下方式進行標記：標記葉片的葉尖比正常葉片短，在試驗過程中該標記葉片的葉尖與機匣間隙值將大于其它葉片葉尖與機匣間隙。

在本實施例中，步驟3中，至少要沿轉(zhuǎn)子軸向測試3個位置。

在本實施例中，步驟3采用發(fā)動機葉尖間隙測試系統(tǒng)進行測試。

在本實施例中，采用發(fā)動機葉尖間隙測試系統(tǒng)進行測試時，采樣頻率保證能夠測試到每個葉片。

下面以舉例的方式對本申請做進一步闡述?？梢岳斫獾氖牵撽U述并不構(gòu)成對本申請的任何限制。

某型發(fā)動機在70％低壓轉(zhuǎn)速下存在風扇轉(zhuǎn)子臨界現(xiàn)象，需要對其振型進行測試，以判斷該臨界是否有害。

按照步驟1，在發(fā)動機機沿轉(zhuǎn)子軸向同一角度開3處測試孔，3孔正對3級葉片(某型發(fā)動機具有3級葉片)中心，間隙測試傳感器安裝在測試孔處。

按照步驟2，某型發(fā)動機風扇1級葉片共23片，將其中的一片更換為標記葉片，其比正常葉片短2mm的葉片。

按照步驟3，發(fā)動機葉尖間隙測量系統(tǒng)包括測試探頭，三層雙屏蔽金屬電纜，延長電纜，電容測量模塊，及數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)等部分。測試探頭拾取到的信號經(jīng)過電纜傳輸給電容測量模塊，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集電容測量模塊轉(zhuǎn)換處理后的信號，并通過處理系統(tǒng)得到所需要的測試值。

發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在70％低壓轉(zhuǎn)速下，以標記葉片經(jīng)過間隙傳感器時的間隙值為數(shù)據(jù)記錄起始點(第1點)，依次記錄其它22片葉片(共23片葉片)的間隙值；并同時記錄第2級和第3級葉片的間隙值。具體數(shù)值如表1所示。

表1間隙測試數(shù)據(jù)

按照步驟4，針對第1級葉片，在表1中查找葉尖與機匣間隙值，可以得到A_1min＝0.16mm，A_1max＝1.77mm(標記點間隙值除外)，則A_1p-p＝A_1max—A_1min＝1.61mm，將振動位移峰—峰值(A_1p-p)除以2，得到振動峰值A_1p＝0.805mm。

按照步驟5，因轉(zhuǎn)子葉片共有n＝23片，間隙最小值A_1min所對應的葉片數(shù)為m＝4，根據(jù)公式

則最小間隙值葉片與標記點相位差

按照步驟6，針對第2級葉片，可以得到：A_2p＝0.325mm，第3級葉片，可以得到：A_3p＝0.35mm，

按照步驟7，以得到的相位差以及得到的振動位移峰值(A_1p，A_2p，A_3p)為基準，將各振動矢量圖連線，則可以得到轉(zhuǎn)子在臨界條件下的振型(參見圖2)。通過振型分析，該發(fā)動機轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速為俯仰性臨界。

最后需要指出的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制。盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術(shù)人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。