【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于接觸剛度和接觸阻尼測試，尤其涉及一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)裝置及方法。
技術(shù)介紹
1、根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)組的葉片事故情況統(tǒng)計(jì)分析，平均每次葉片事故所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1000萬元人民幣，因此，對葉片的安全性和可靠性提出了愈來愈高的要求。葉片損壞的原因是多方面的，如果從發(fā)生的機(jī)理區(qū)分，60％-80％的損壞原因是振動(dòng)。由此可見，若要提高汽輪機(jī)特別是大型汽輪機(jī)運(yùn)行的可靠性，首先必須解決葉片的振動(dòng)失效問題。針對葉片的減振研究中，葉片與葉盤接觸面的接觸剛度和接觸阻尼的研究就是最復(fù)雜的問題之一，獲取精確的接觸剛度值可對渦輪葉片的減振升級改造方面提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，同時(shí)也具有重要的學(xué)術(shù)研究和工程應(yīng)用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)裝置及方法，以解決上述問題，達(dá)到可以更便捷地對葉片-葉盤接觸剛度進(jìn)行直接測量，通過實(shí)驗(yàn)和仿真相結(jié)合的方法得到接觸阻尼值，在獲取阻尼系數(shù)的同時(shí)也能夠?qū)ζ溥M(jìn)行仿真驗(yàn)證的目的。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了如下方案：一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)裝置，包括：
3、固定組件，包括葉盤固定座，所述葉盤固定座用于固定連接被測葉盤結(jié)構(gòu)件；
4、敲擊組件，包括實(shí)驗(yàn)臺，所述實(shí)驗(yàn)臺的頂部鉸接有垂直連接力桿的頂端，所述垂直連接力桿的底端設(shè)置有振動(dòng)激勵(lì)件，所述垂直連接力桿用于帶動(dòng)所述振動(dòng)激勵(lì)件向所述被測葉盤結(jié)構(gòu)件的方向移動(dòng)，所述振動(dòng)激勵(lì)件用于錘擊所述被測葉盤結(jié)構(gòu)件的側(cè)壁；
6、上位機(jī)，所述上位機(jī)用于根據(jù)所述振動(dòng)測量組件測得的信號得出相應(yīng)阻尼衰減曲線。
7、優(yōu)選的，所述葉盤固定座的側(cè)壁頂部固定連接有凸臺，所述凸臺遠(yuǎn)離所述葉盤固定座的一側(cè)水平固定連接有螺柱，所述螺柱貫穿所述被測葉盤結(jié)構(gòu)件的中央，且所述螺柱遠(yuǎn)離所述凸臺的一端可拆卸連接有大號鎖緊螺母，所述大號鎖緊螺母用于將所述被測葉盤結(jié)構(gòu)件固定連接在所述葉盤固定座上。
8、優(yōu)選的，所述振動(dòng)激勵(lì)件包括水平連接力桿，所述水平連接力桿的一端通過距離調(diào)節(jié)件與所述垂直連接力桿連接，所述水平連接力桿的另一端通過壓力傳感器固定連接有銅頭，所述距離調(diào)節(jié)件用于調(diào)節(jié)所述銅頭與所述被測葉盤結(jié)構(gòu)件之間的距離。
9、優(yōu)選的，所述距離調(diào)節(jié)件包括固定連接在所述垂直連接力桿底部的連接套，所述連接套的側(cè)壁上螺紋連接有緊固螺栓，所述緊固螺栓的螺紋端位于所述連接套內(nèi)，且所述緊固螺栓的螺紋端轉(zhuǎn)動(dòng)連接有弧形壓板，所述水平連接力桿遠(yuǎn)離所述銅頭的一端滑動(dòng)連接在所述連接套的內(nèi)壁和所述弧形壓板之間。
10、優(yōu)選的，所述振動(dòng)測量組件包括固定連接在所述實(shí)驗(yàn)臺上的激光測振儀和粘貼在所述被測葉盤結(jié)構(gòu)件側(cè)壁上的反光膠帶，所述反光膠帶與所述激光測振儀對應(yīng)設(shè)置，還設(shè)置有數(shù)據(jù)信號采集儀，所述數(shù)據(jù)信號采集儀與所述激光測振儀電性連接。
11、一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)方法，操作步驟包括：
12、將被測葉盤結(jié)構(gòu)件固定在葉盤固定座上；
13、將垂直連接力桿拉起至與鉛垂線方向呈第一角度的位置，釋放垂直連接力桿，使振動(dòng)激勵(lì)件錘擊被測葉盤結(jié)構(gòu)件的側(cè)壁，并通過振動(dòng)測量組件和上位機(jī)運(yùn)算得到阻尼衰減曲線a；
14、針對葉-盤的摩擦接觸面建立基于界面連接接觸模型的結(jié)構(gòu)模態(tài)仿真模型，得到法向接觸剛度、阻尼系數(shù)的關(guān)系曲線，通過調(diào)整接觸仿真模型中阻尼系數(shù)的大小，得到與阻尼衰減曲線a相同的仿真曲線，從而獲得新的阻尼系數(shù)值；
15、將垂直連接力桿拉起至與鉛垂線方向呈第二角度的位置，釋放垂直連接力桿，使振動(dòng)激勵(lì)件錘擊被測葉盤結(jié)構(gòu)件的側(cè)壁，并通過振動(dòng)測量組件和上位機(jī)運(yùn)算得到阻尼衰減曲線b；
16、在更新了阻尼系數(shù)值的結(jié)構(gòu)模態(tài)仿真模型下，建立葉-盤的摩擦面接觸對，并計(jì)算其接觸剛度；
17、通過調(diào)整接觸對的阻尼系數(shù)值，得到與阻尼衰減曲線b相同的仿真曲線，此時(shí)對應(yīng)接觸對的阻尼系數(shù)值作為最終的測量結(jié)果。
18、優(yōu)選的，接觸剛度的計(jì)算公式為：
19、
20、其中，k為接觸剛度，r是葉根擬半徑值，e是葉根材料楊氏模量，u是葉根材料的泊松比，e2是葉盤榫槽材料的楊氏模量，u2是葉盤榫槽材料的泊松比。
21、優(yōu)選的，第一角度為30度，即垂直連接力桿拉起至與鉛垂線方向呈30度的位置，第二角度為60度，即垂直連接力桿拉起至與鉛垂線方向呈60度的位置。
22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：
23、1.本專利技術(shù)的接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)裝置及方法可以更便捷地對接觸剛度進(jìn)行直接測量，不需要反復(fù)處理數(shù)據(jù)，通過實(shí)驗(yàn)和仿真相結(jié)合的方法得到接觸阻尼值，在獲取阻尼系數(shù)的同時(shí)也能夠?qū)ζ溥M(jìn)行仿真驗(yàn)證。
24、2.本專利技術(shù)的測試實(shí)驗(yàn)裝置工作原理簡單、易于安裝、可重復(fù)率高。
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1.一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于,包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述葉盤固定座(3)的側(cè)壁頂部固定連接有凸臺(15)，所述凸臺(15)遠(yuǎn)離所述葉盤固定座(3)的一側(cè)水平固定連接有螺柱(16)，所述螺柱貫穿所述被測葉盤結(jié)構(gòu)件(1)的中央，且所述螺柱遠(yuǎn)離所述凸臺(15)的一端可拆卸連接有大號鎖緊螺母(2)，所述大號鎖緊螺母(2)用于將所述被測葉盤結(jié)構(gòu)件(1)固定連接在所述葉盤固定座(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述振動(dòng)激勵(lì)件包括水平連接力桿(7)，所述水平連接力桿(7)的一端通過距離調(diào)節(jié)件與所述垂直連接力桿(8)連接，所述水平連接力桿(7)的另一端通過壓力傳感器(6)固定連接有銅頭(5)，所述距離調(diào)節(jié)件用于調(diào)節(jié)所述銅頭(5)與所述被測葉盤結(jié)構(gòu)件(1)之間的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述距離調(diào)節(jié)件包括固定連接在所述垂直連接力桿(8)底部的連接套(17)，所述連接套(17)的側(cè)壁
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述振動(dòng)測量組件包括固定連接在所述實(shí)驗(yàn)臺(10)上的激光測振儀(11)和粘貼在所述被測葉盤結(jié)構(gòu)件(1)側(cè)壁上的反光膠帶(14)，所述反光膠帶(14)與所述激光測振儀(11)對應(yīng)設(shè)置，還設(shè)置有數(shù)據(jù)信號采集儀(12)，所述數(shù)據(jù)信號采集儀(12)與所述激光測振儀(11)電性連接。
6.一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)方法，基于權(quán)利要求1所述的一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，操作步驟包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：接觸剛度的計(jì)算公式為：
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：第一角度為30度，即垂直連接力桿(8)拉起至與鉛垂線方向呈30度的位置，第二角度為60度，即垂直連接力桿(8)拉起至與鉛垂線方向呈60度的位置。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于,包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述葉盤固定座(3)的側(cè)壁頂部固定連接有凸臺(15)，所述凸臺(15)遠(yuǎn)離所述葉盤固定座(3)的一側(cè)水平固定連接有螺柱(16)，所述螺柱貫穿所述被測葉盤結(jié)構(gòu)件(1)的中央，且所述螺柱遠(yuǎn)離所述凸臺(15)的一端可拆卸連接有大號鎖緊螺母(2)，所述大號鎖緊螺母(2)用于將所述被測葉盤結(jié)構(gòu)件(1)固定連接在所述葉盤固定座(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述振動(dòng)激勵(lì)件包括水平連接力桿(7)，所述水平連接力桿(7)的一端通過距離調(diào)節(jié)件與所述垂直連接力桿(8)連接，所述水平連接力桿(7)的另一端通過壓力傳感器(6)固定連接有銅頭(5)，所述距離調(diào)節(jié)件用于調(diào)節(jié)所述銅頭(5)與所述被測葉盤結(jié)構(gòu)件(1)之間的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種接觸阻尼及接觸剛度測試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述距離調(diào)節(jié)件包括固定連接在所述垂直連接力桿(8)底部的連接套(17)，所述連接套(17)的側(cè)壁上螺紋連接有緊固螺栓(19)，所述緊固螺栓(1...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：溫猛，荊建平，涂祺軒，葛福雨，呂啟航，張潤澤，
申請(專利權(quán))人：上海交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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