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1、年强度与环境第!期用锤击法测定燃气涡轮叶盘的模态参数陆国民杨炳渊上海航天局八所文摘本文用锤击法测定防空导弹液压能源小型燃气涡轮叶盘的模态参,&教文中叙述模态须率高达∀#∃%情况下试件中出现的问题和相应的措施,最,,。后时试验结果作了分析并给出受试叶盘的∋备界转速,临界速度叙词模式识别燃气涡轮盘一、引言采用固体药柱,燃气发生器和燃气涡轮拖动油泵和高频发电机组是地空和空空导弹()∗,,,弹液压能源装置先进的设计方案之一具有工作压力高油液循环使用工作时间了+)一长,功率重量比高等优点。其燃气涡轮叶盘的特点是尺寸小,重量轻,转速高达每分钟。,
2、数万到十几万转因此实际转速与叶盘轴向振动模态对应的临界转速接近而引起叶盘,碰撞。强烈轴向振动甚至发生叶盘与满壳弓,起毁坏的可能性比较大这就要求对涡轮叶,。盘进行模态分析确定各阶固有频率和振型,,由于叶盘外形复杂采用数值分析方法计算振动特性难度和计算量都相当大且精。,度难以保证采用正弦激励和随机激励的模态试验方法由于激振器附加质量的影响和,试件,,工作频率的限制和激振器安装上的困难难以在直径只有几十毫米质量一百多,可能。,,克的叶盘上实现采用的方法只有锤击法锤击法简单易行无附加质量影响适应性强,。使用恰当测试精度也能满足要求,本文应用锤击法于直径
3、仅#毫米质量克的钦合金燃气涡轮叶盘获得一至五阶、,&,。固有频率阻尼系数和振型五阶频率高达−∃%结果仍比较满意二、试验原理,,用加速度传感器测量响应的情况下对线性结构在)点激励+点的加速度传递函数为。,2+3专小小一),,.01。/名./2二)42.一56昔789屯/二;,,3、、、+、式中。:。小小4、七3分别为第2阶模态的点和点振型模态质量及阻尼系砚。本文<=##年>月?日收到)≅,”一,,数二了‘七,,对主模态。3令启近的模恙影响不大可视为一复常数在模态密度不很高的情况下2,Α这时./式可简化为」∗。,0%.一里婴
4、止丁7Α.≅/42.)一。Β声89仁、。2/气其实部和虚部为、3+石专.一石考/小2小2一一+72∗.#/Α%0一Α42〔.一。专/≅7!七。专〕理∗+2≅乙必食小冲,%,∗07显.!/42〔.&一/‘7!七飞石咭〕矶、。,本文利用.。/.!/式表杀的实频图和虚频图确定模态参数可选择任一测量点。3,。。3。、3,由虚频图峰值点确定固有频率实频图峰值点确定半功率点和由下式计算1模态阻尼,Β(Χ.62:。Δ2/≅一岛竺丝二竺彭Β./马)一代∗∀丁花丁一一下二厂一不3一丁一二Χ一艺、田一2:田Δ2声十≅犷,,振型则由固定一点测响应各
5、测点巡回激励检索传递函数矩阵中一行的虚部峰值得。到三、试验中的有关问题),,试件如图所示材料为钦合金至叶片边缘,,。最大直径为小#叶片数>Ε总质量克,涡由于结构空间的限制轮叶盘装配在涡壳翻上的,试验难以实施只进行自由一自由状态下的叶。试验一般可将试件垫放在一定厚度的泡沫塑料土,似自由一自由状态但本试验的涡轮叶盘一阶频率,达数千赫芝我们采取手持试件的支持方式.如≅/,,川闪,)贡持频率为数十赫芝仍可满足自由一自由的袱‘,,“,支持条件且手持方式操作方便实践证明比垫放泡沫塑料锤击的干扰少出现连击的,。』,可能性小可靠性高手持的位置应选择在叶盘中
6、乙的轴孔上用姆指和食指轻轻夹。0,紧因为叶盘节圆数Φ的低阶振型圆心处振幅为零作为支持条件的手指产生的附,。,加阻尼力也为零使得手指的影响降至最小如手指位置选在振幅大的位置附加阻尼,,。力的影响也比较大在激励能量较小的情况下试件将难以被激励而使试验发生困难,一=,≅!试验系统如图>所示传递函数分析采用ΓΗ≅双通道ΗΗΙ分析仪选择个,,,采样点分辨率为!条谱线本次试验分析频率上限翔∃和≅∃二种分辨力分别Β∗Β&。,一。为≅Ε%和−)9%采用前置触发窗函数选择Ηϑ窗为消除偶然因素影响及信号1·,,。‘噪音采用多帧平均帧数为#一,,,采
7、用北京?≅所生产的?≅≅型力锤激励最大量程为牛顿锤身质量≅>!克。,>一!∃%&,而本次试验的分析选用钢质锤头多数资料上介绍钢锤头的上限频率为)6∃%&和≅∃%&,这给。,上限颇率为试验取得成功造成很大困难经反复试验摸索发,力现在锤身质量和锤头材料不变的条件下谱的上限频率受锤击操作的手法和熟练程度,ΒΦΒ∗、影响很大不同手法锤击力脉冲宽度在使用锤头情况下可大约在。!,至琦Φ的范,Β&。,围内变化对应的力谱上限频率大约在>−∃%乙至≅∃%范围基于这种情况我们采,,一=取严格控制锤击品质的办法在多次练习的基础上利用5Η≅仪器Κ:Λ
8、清除键“ΓΚΜΓϑΝ”,,。Β∗锤击后观察所产生的力谱图对脉冲宽度大于?Φ和品质低的连击波形,Ο∃%&。都予以清除这样保证了进入平均作传递函数分析
