专利名称：一种具有围带阻尼块和叶根楔形阻尼块的汽轮机叶片振动特性试验测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽轮机叶片测量装置，具体涉及一种具有围带阻尼块和叶根楔形阻尼块的汽轮机叶片振动特性试验测量装置。
背景技术：
汽轮机在国民经济生产中被广泛的应用于发电、工业动力和船舶等重要方面，而其关键设备叶片的安全可靠性是汽轮机组安全运行的重要保证。叶片在工作中受到脉动气流力的作用而产生振动，运行实践经验表明，叶片的损坏大多是由叶片振动疲劳引起。干摩擦阻尼结构由于结构简单、不受温度限制而被广泛的应用于汽轮机叶片设计中来降低其振动应力。由于干摩擦阻尼的强非线性特性，很难用一种通用的模型来描述，需要通过试验来对其进行研究，因此有必要对干摩擦阻尼结构对实际汽轮机叶片减振特性的影响进行试验研究，以便为进一步有效利用和发展具有相应干摩擦阻尼结构的汽轮机叶片提供必要依据。

发明内容
本发明的目的是提供一种通过测量可以获得阻尼块对叶片的阻尼减振特性，为进一步发展具有相应阻尼结构的汽轮机叶片奠定基础的具有围带阻尼块和叶根楔形阻尼块的汽轮机叶片振动特性试验测量装置。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是包括由试验台底板和试验台侧板组成的试验基础台架，试验基础台架固定在基础平台上，试验台侧板内侧设置有凸台，在试验台底板上放置有液压千斤顶，液压千斤顶上设置有用于测量压力载荷的贴有应变片的标准试件，对叶根施加压力载荷的叶根顶块放置在标准试件的上表面，轮槽放置在叶根顶块的上端，通过在轮槽下表面左右两侧各放置一个液压千斤顶将轮槽向上顶起从而固定在试验台侧板内的凸台上，叶片插入到轮槽中，顶杆插入轮槽与叶根底部的空隙中，顶杆两侧通过钢丝绳牵拉经钢丝滑轮和安装在试验台侧板外侧前、后的螺杆结构对叶根楔形阻尼块施加径向拉力模拟其所受到的离心力，在围带阻尼块上打有通孔，钢丝绳穿过该通孔经钢丝滑轮和安装在试验台侧板外侧中间的螺杆结构对其施加径向拉力模拟围带阻尼块离心力，在钢丝绳上均安装有用于测量拉力值的静态力传感器，叶片经螺纹连杆与激振器相连，在螺纹连杆上靠近叶片表面处安装有对激振力进行测量的动态力传感器，叶片振动响应测量机构包括支架和位移传感器，支架固定在基础平台上保持静止，位移传感器安装在支架上，且位移传感器与叶片表面之间保持Imm的测量距离。本发明的液压千斤顶与标准试件之间设置有垫块。本发明在保证叶片及阻尼块的受力状况与实际状况较为一致的情况下，可以获得阻尼块对汽轮机叶片的阻尼减振特性，为进一步利用和发展相应阻尼结构汽轮机叶片提供了必要依据。


图1是具有围带阻尼块和叶根楔形阻尼块的汽轮机叶片结构示意图；图2 是试验基础台架结构示意图；图3是叶片根部接触面压力载荷施加和测量机构示意图；图4是叶根楔形阻尼块和围带阻尼块离心力载荷施加和测量机构示意图；图5是激振力施加和测量机构与叶片振动位移响应测量机构示意图；图中代号含义1_试验台底板；2-试验台侧板；3-液压千斤顶；4-两侧的液压千斤顶；5-垫块；6-贴有应变片的标准试件；7-叶根顶块；8-叶片；9-轮槽；10-顶杆；11-钢丝滑轮；12-静态力传感器；13-螺杆结构，14-支架，15-位移传感器，16-螺纹连杆；17-动态力传感器，18-激振器，19-围带部分，20-叶身部分，21-叶根部分，22-围带阻尼块， 23-叶根楔形阻尼块。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。参见图1，首先对试验中阻尼叶片8的结构进行介绍。叶片8由叶根部分21、叶身部分20和围带部分19组成，还包括叶根楔形阻尼块23和围带阻尼块22，叶根楔形阻尼块 23放置在相邻两个叶片的叶根平台侧面形成的空腔内，围带阻尼块22放置在相邻两个叶片围带侧面形成的空腔内，工作时，在离心力的作用下，叶根楔形阻尼块23和围带阻尼块 22与叶根平台侧面和围带侧面紧紧贴住，在汽流激振力的作用下，叶片和阻尼块之间产生微观或宏观的相对滑移，从而耗散振动能量，产生阻尼减振效果。本发明旨在对具有阻尼块结构的汽轮机叶片的阻尼振动特性进行试验测试，获得阻尼块对叶片的阻尼振动特性。基于这个目的，设计了一套试验测试装置，该装置包括试验基础台架、叶片根部接触面载荷施加和测量机构、叶根楔形阻尼块和围带阻尼块离心力施加和测量机构，激振力施加、测量机构与叶片振动位移响应测量机构。参照图2，试验基础台架由试验台底板1和试验台侧板2组成，二者通过焊接连为一体。试验台底板1用于放置其余试验装置，试验台侧板2内侧的凸台用于固定轮槽9，而试验台侧板2外侧前、后和中间的螺杆结构13分别用于施加叶根楔形阻尼块23与围带阻尼块22的离心力载荷。参照图3，叶片根部接触面压力载荷施加和测量机构包括液压千斤顶3、两侧的液压千斤顶4、垫块5、标准试件6、顶块7、叶片8以及轮槽9。液压千斤顶3放置在试验台底板1中央；垫块5放置在液压千斤顶3的上表面；用于测量压力载荷的贴有应变片的标准试件6放置在垫块5上表面对应的凹槽内，对叶根部分21施加压力载荷的叶根顶块7放置在标准试件6的上表面，通过左右两侧的液压千斤4将轮槽9顶起从而将其固定在试验台侧板2内的凸台上，三个叶片8插入到固定在试验台侧板2内凸台上的轮槽9中，叶根顶块7 在液压千斤顶3的作用下对叶根21底部截面施加载荷，使得压力载荷传递到叶根21接触面与轮槽9对应的接触面上，从而实现叶片根部压力载荷的施加，并通过贴有应变片的标准试件6来测量所施加的压力载荷。参照图4，叶根楔形阻尼块和围带阻尼块离心力施加和测量机构包括顶杆10、钢丝滑轮11、静态力传感器12、螺杆结构13。为了施加叶根楔形阻尼块的模拟离心力载荷，将顶杆10插入轮槽9与叶根底部的空隙中，顶杆10两侧通过钢丝绳牵拉，用固定在试验台侧板2外侧的前、后螺杆结构13和钢丝滑轮11对叶根楔形阻尼块施加径向拉力来模拟阻尼块离心力，拉力值通过钢丝绳上的静态力传感器12测量得到；为了施加围带阻尼块模拟离心力载荷，直接在围带阻尼块22上打通孔，将钢丝绳穿该通孔中，再通过钢丝滑轮11和试验台侧板2外侧的中间螺杆结构13对其施加径向拉力来模拟围带阻尼块离心力，拉力值通过钢丝绳上的静态力传感器12测量得到。 在施加完叶根压力载荷和各阻尼块离心力载荷之后，即可对叶片施加激振力并布置叶片位移响应测量装置。参照图5，离心力施加和测量机构包括激振器18、螺纹连杆16 和动态力传感器17，通过螺纹连杆16将激振器18与叶片8连接起来，在螺纹连杆16上靠近叶片8表面处连接有动态力传感器17对激振力进行测量；叶片振动响应测量机构包括支架14和位移传感器15，支架14固定在基础平台上保持静止，将位移传感器15安装在支架 14上，调整支架14上位移传感器15与叶片8表面之间保持Imm的测量距离。最后通过激振器18对叶片8施加一定幅值和频率的激振力，并采用支架上的位移传感器15测量叶片的振动位移响应，从而获得具有围带阻尼块和叶根楔形阻尼块汽轮机叶片的阻尼振动特性，为进一步利用和发展相应阻尼结构汽轮机叶片提供必要的依据。
权利要求
1.一种具有围带阻尼块和叶根楔形阻尼块的汽轮机叶片振动特性试验测量装置，其特征在于包括由试验台底板(1)和试验台侧板( 组成的试验基础台架，试验基础台架固定在基础平台上，试验台侧板O)内侧设置有凸台，在试验台底板(1)上放置有液压千斤顶 (3)，液压千斤顶C3)上设置有用于测量压力载荷的贴有应变片的标准试件(6)，对叶根施加压力载荷的叶根顶块(7)放置在标准试件(6)的上表面，轮槽(9)放置在叶根顶块(7)的上端，通过在轮槽(9)下表面左右两侧各放置一个液压千斤顶(4)将轮槽(9)向上顶起从而固定在试验台侧板⑵内的凸台上，叶片插入到轮槽(9)中，顶杆(10)插入轮槽(9)与叶根底部的空隙中，顶杆(10)两侧通过钢丝绳牵拉经钢丝滑轮(11)和安装在试验台侧板(2) 外侧前、后的螺杆结构(13)对叶根楔形阻尼块03)施加径向拉力模拟其所受到的离心力， 在围带阻尼块02)上打有通孔，钢丝绳穿过该通孔经钢丝滑轮(11)和安装在试验台侧板 (2)外侧中间的螺杆结构(13)对其施加径向拉力模拟围带阻尼块离心力，在钢丝绳上均安装有用于测量拉力值的静态力传感器(12)，叶片⑶经螺纹连杆(16)与激振器(18)相连， 在螺纹连杆(16)上靠近叶片(8)表面处安装有对激振力进行测量的动态力传感器(17)，叶片振动响应测量机构包括支架(14)和位移传感器(15)，支架(14)固定在基础平台上保持静止，位移传感器(1 安装在支架(14)上，且位移传感器(1 与叶片(8)表面之间保持 Imm的测量距离。
2.根据权利要求1所述的具有围带阻尼块和叶根楔形阻尼块的汽轮机叶片振动特性试验测量装置，其特征在于所述的液压千斤顶C3)与标准试件(6)之间设置有垫块(5)。
全文摘要
一种具有围带阻尼块和叶根楔形阻尼块的汽轮机叶片振动特性试验测量装置。包括试验基础台架、叶根接触面压力载荷施加机构、叶片根部楔形阻尼块及围带部分阻尼块的离心力施加机构、激振力施加机构和振动参数测量机构。通过叶片根部接触面压力载荷施加机构对叶片根部接触面处施加压力载荷，并采用贴有应变片的标准试件来测量所施加的压力载荷；利用钢丝滑轮结构对叶根楔形阻尼块和围带阻尼块施加对应的离心力载荷，并采用静态力传感器测量所施加的阻尼块离心力；激振器与叶片的叶身部分连接并对叶片施加激振力；所测量的振动参数对应于叶片的振动位移响应，通过位移传感器测量叶片的振动位移响应，通过力传感器和位移传感器检测力信号和位移信号。
文档编号G01M7/02GK102156035SQ20111007224
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日
发明者吴君, 张荻, 谢永慧 申请人:西安交通大学