一种模拟涡轮动叶离心力的方法

技术领域

本发明涉及涡轮动叶的试验方法领域，具体涉及一种模拟涡轮动叶离心力的方法。

背景技术

发动机涡轮动叶工作环境较为恶劣，工作时会受到极大的离心力，导致工作状态下与静止状态下的叶片频率不一致，为避免叶片共振，需研究工作状态下叶片的振动特性，为此，需要模拟动叶具有离心力的工况，以此来获得涡轮动叶在不同工作转速下的振动特性。

现有的模拟涡轮动叶离心力一般用螺栓顶紧加载，因此对应测量方法是力矩扳手间接测量，此测量方法方便易行，但测量范围较小，此方法无法满足多个叶片同时加载，且受到螺栓材料限制，精度较低，因此无法测量涡轮动叶整个工作状态下的模拟离心力，以致加载受限，不利于发动机涡轮动叶振动特性试验的顺利开展。

发明内容

为了解决上述问题，针对现有动叶模拟离心力测试方法的局限性，特提供一种范围较宽、精度较高的模拟涡轮动叶离心力的方法。本发明模拟涡轮动叶离心力的方法，主要包括以下步骤：

步骤一、选取第一叶片、分布在所述第一叶片一侧的第二叶片与第三叶片以及分布在所述第一叶片另一侧的第四叶片与第五叶片进行离心力加载；

步骤二、设置液压加载装置，所述液压加载装置上设置有五个加载点，并在各自加载点上安装有顶块，以使所述顶块能够顶接在叶片的底部，所述五个顶块按上述五个叶片在涡轮上的实际空间位置关系布局；

步骤三、采用夹持件夹持叶片；

步骤四、选取与所述顶块材料相同的标定件，对所述标定件粘贴应变片后进行压力试验，压力值采用模拟离心力的计算值，得到压力与应变的对应关系；

步骤五、在五个所述顶块与所述叶片连接处，分别安装标定过的应变片，用来监测并控制叶片的模拟离心力值，所述液压加载装置的五个加载点分别按照所述应变关系模拟涡轮动叶的离心力加载。

优选的是，所述步骤二之前进一步包括，沿所述第一叶片的径向加载离心力时，所述第一叶片加载行程为L，根据五个叶片相互之间的夹角，计算出各自叶片的加载行程，根据所述加载行程与离心力的关系对步骤五的离心力加载进行验证。

优选的是，根据五个叶片的加载行程，通过所述液压加载装置分别控制各顶块按对应的加载行程运动。

本发明的优点是：可以提供5个叶片的模拟离心力同时均匀加载，解决了因空间受限，材料受限导致的测量方法受限的问题，且测量精度较高，为开展模拟离心力作用下叶片的振动特性试验提供了保障。

附图说明

图1为按照本发明模拟涡轮动叶离心力的方法的一优选实施例的离心力加载示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提供了一种模拟涡轮动叶离心力的方法，为发动机涡轮动叶振动特性试验研究提供了保障，主要包括以下步骤：

步骤一、选取第一叶片、分布在所述第一叶片一侧的第二叶片与第三叶片以及分布在所述第一叶片另一侧的第四叶片与第五叶片进行离心力加载；

步骤二、设置液压加载装置，所述液压加载装置上设置有五个加载点，并在各自加载点上安装有顶块，以使所述顶块能够顶接在叶片的底部，所述五个顶块按上述五个叶片在涡轮上的实际空间位置关系布局；

步骤三、采用夹持件夹持叶片；

步骤四、选取与所述顶块材料相同的标定件，对所述标定件粘贴应变片后进行压力试验，压力值采用模拟离心力的计算值，得到压力与应变的对应关系；

步骤五、在五个所述顶块与所述叶片连接处，分别安装标定过的应变片，用来监测并控制叶片的模拟离心力值，所述液压加载装置的五个加载点分别按照所述应变关系模拟涡轮动叶的离心力加载。

本实施例中，相邻叶片夹角为a，对应的，加载块相邻顶块夹角为a。由于存在弧度，当加载块沿中间叶片的径向加载时，相邻叶片的加载行程与中间叶片的加载行程是不同的，详细计算结果如下：

当向前推动加载块行程L，

a)中间顶块行程为L；

b)相邻顶块行程为L'＝L*(1-s i n(a/2))；或者为L*(1-s i na)，根据具体位置关系确定，之后根据所述加载行程与离心力的关系对步骤五的离心力加载进行验证。验证过程例如可以是：

确定需要施加的离心力F，根据该离心力以及压力(等同于离心力)与应变的对应关系，确定各顶块处应变片的应变值，根据该应变值施加载荷，直到应变片达到相应的应变值，此时测量个顶块的行程，如果行程满足上述计算的行程，则加载的离心力精准性得到保障。

本实施例，根据五个叶片的加载行程，通过所述液压加载装置分别控制各顶块按对应的加载行程运动，参考图1，顶块2安装在液压加载装置3上，并向叶片1的底端延伸有对接端，该对接端与叶片1的底部在试验前紧密接触，叶片1的另一端即顶端被夹持件所夹持，启动液压加载装置，推动所述顶块2挤压叶片，以模拟叶片受离心力的情况，进而为振动试验提供保障。

本发明的优点是：可以提供5个叶片的模拟离心力同时均匀加载，解决了因空间受限，材料受限导致的测量方法受限的问题，且测量精度较高，为开展模拟离心力作用下叶片的振动特性试验提供了保障。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。