专利名称：带干摩擦阻尼结构叶片的减振试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种振动试验装置，更特别地说，是指一种适用于带干摩擦阻尼结构 叶片的减振试验装置。
背景技术：
干摩擦阻尼技术是一种叶片间非常有效的减振方法，实践证明，釆用阻尼结点增 加结构阻尼是一种非常经济有效的方法，它不仅可以削弱叶片的振动应力，还可以增 加叶片系统的气弹稳定性。在航空发动机中，叶片承受由于共振或颤振引起的振动应 力的能力，几乎完全取决于界面干摩擦阻尼的效果。根据资料表明， 一个组合结构中 的阻尼有90。/。来源于它的结点，而结点的阻尼特性来源于结点间的干摩擦。由于干 摩擦阻尼对温度变化不敏感、结构简单、减振效果明显使其在航空发动机中得以广泛 应用，已经应用到涡轮发动机的缘板、凸肩和叶冠。
虽然这些结构简单的干摩擦阻尼结构对于抑制叶片振动应力幅值非常有效。但由 于干摩擦明显的非线性及阻尼结构接触特性和运动行为的不确定性，从而使得在对干 摩擦阻尼结构进行工程设计时遇到很大难题。国外的设计经验表明，干摩擦阻尼结构 的存在一般会引起一阶弯曲频率增大6%，由于阻尼结构约束作用而引起的共振频率 的漂移是设计和分析中需要解决的问题。
国内外研究人员和学者对干摩擦阻尼器进行了大量的研究，建立了各种接触模型 来模拟相邻叶冠接触面之间的接触运动，并开发了相应的带干摩擦阻尼器的叶片系统 非线性响应计箅方法。伹是，由于接触问题的强非线性，在建立接触运动模型时必须 都采用一定的假设和简化，使得目前理论和数值方法很难准确预测带干摩擦阻尼器叶 片的振动响应及阻尼器的减振效果，需要进行试验验证。本发明的目的是设计一种能 够准确施加接触面初始正压力非旋转状态带冠叶片减振特性试验的装置。 发明 内 容本发明的目的是提供一种带干摩擦阻尼结构叶片的减振试验装置，该减振试验装 置是由正压力加载组件1、夹具组件4和基座3构成，夹具组件4安装在基座3的 底板35上，正压力加载组件1安装在基座3的左、右支板上，带干摩擦阻尼结构叶 片的叶冠与正压力加载组件1上的A、 B摩擦块接触。当加载初始正压力、加载激振 载荷后本发明的减振试验装置能够对不同激振力、不同初始正压力、不同试验件(即 带干摩擦阻尼结构叶片)接触角度和不同试验件安装位置的振动特性进行测试，并利 用试验结果分析试验件接触面正压力、试验件接触角度及试验件安装位置等重要参数 对干摩擦阻尼结构减振效果的影响规律。
本发明设计的减振试验装置的优点在于(1)能够仅用单个叶片就模拟了对实 际发动机工作过程中整圈带干摩擦阻尼结构叶片的工作状态；(2)采用螺杆顶杆压 紧压簧获得加载初始正压力，解决了对叶冠接触面难以准确施加初始正压力的难题；
(3) 该装置可以通过更换不同弹性系数的压簧，实现不同范围初始正压力的加载；
(4) 通过在基座和加载盘上设计弧形槽，适用于对不同接触角度的带干摩擦阻尼结 构叶片的减振试验研究；(5)支撑板上设计多个定位孔，适用于对不同高度的叶片 和不同位置的阻尼结构的减振试验研究。
附图说 明
图1是本发明带干摩擦阻尼结构叶片的减振试验装置的整体结构图。
图2是本发明的基座结构图。
图2A是本发明的L形左支板结构图。
图2B是本发明的L形右支板结构图。
图3是带干摩擦阻尼结构叶片与A、 B摩擦块的装配示图。
图4是本发明的正压力加载组件结构图。
图4A是本发明的A端加载器与B端加载器的装配示图。
图4B是本发明的U形A滑块结构图。
图4C是本发明的A连接件剖示图。
图4D是本发明的C连接件剖示图。
图4E是本发明的U形B滑块结构图。
图4F是本发明的B连接件剖示图。图4G是本发明的D连接件剖示图。 图4H是本发明的L形A滑道结构图。 图41是本发明的L形B滑道结构图。 图5是本发明的夹具组件结构图。
图中l.正压力加载组件ll丄形A滑道lla.A压块
llb.B压块lll.A面112.B面113.A滑道座114.A挡块
115.B挡块116.C螺纹孔117.A螺纹孔118.D安装孔119.D螺纹孔
12.L形B滑道12a.C压块12b.D压块121.A面122.B面
123.B滑道座124.C挡块125.D挡块126.E螺纹孔127.B螺纹孔
128.E安装孔129.F螺纹孔13.A端加载器131.A螺纹顶杆132.A连接件
133.A压簧134.C连接件135.U形A滑块1321.A凹槽1322.B凹槽
1341.C凹槽1342.螺纹凸台135a.A面135b.B面1351.G螺纹孔
1352.U形槽1353.H螺纹孔14.B端加载器141.B螺纹顶杆142.B连接件
143.B压簧144.D连接件145.U形B滑块1421.D凹槽1422.E凹槽
1441.F凹槽442.螺纹凸台145a,A面145b.B面1451.1螺纹孔
1452.U形槽1453.J螺纹孔15.加载盘151a.A弧形槽151b.B弧形槽
151c.C弧形槽151d.D弧形槽152.方孔2.带干摩擦阻尼结构叶片21.带冠涡轮叶片2U.叶冠212.榫头214.B接触面
215.A接触面22.涡轮盘221.榫槽23.A摩擦块24.B摩擦块
3.基座31.左支撑板311.A定位孔312.B面32.右支撑板
321.B定位孔322.B面33.L形左支板331.A凹部332.B面板
333.A通孔334.A面板335.A圆弧长槽34.L形右支板341.B凹部
342.B面板343.B通孔344.A面板345.B圆弧长槽35.底板
351.E弧形槽352a.A安装孔352b.B安装孔4.夹具组件41.圆盘
42.A立板421.A顶孔43.B立板431.B顶孔44.C安装孔
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。 本发明的一种带干摩擦阻尼结构叶片的试验装置是由正压力加载组件1、夹具组
件4和基座3构成，
参见图2所示，基座3包括有基架、L形左支板33、 L形右支板34;基架为一 体成型件，基架的底板35上有左支撑板31、右支撑板32;左支撑板31上设有多个A定位孔311， A定位孔311用于通过螺钉与螺帽的 配合使L形左支板33安装在左支撑板31的B面312上，且L形左支板33与L 形右支板34相对放置；
右支撑板32上设有多个B定位孔321， B定位孔321用于通过螺钉与螺帽的 配合使L形右支板34安装在右支撑板32的B面322上，且L形右支板34与L 形左支板33相对放置；在本发明中，A定位孔311与B定位孔321的高度保持在 同一水平面上，通过螺钉与螺帽的配合调节L形左支板33、 L形右支板34分别在 左支撑板31、右支撑板32上的安装位置，从而确定加载盘15的放置高度。
底板35上设有A安装孔352a、 B安装孔352b、 E弧形槽351; A安装孔352a 位于左支撑板31的外侧，B安装孔352b位于右支撑板32的外侧，E弧形槽351 位于底板35的中心，且四个E弧形槽共圆。E弧形槽351所对应的圆心角为45° 。
参见图2A所示，L形左支板33的B面板332上有A凹部331， A凹部331 上有A通孔333; L形左支板33的A面板334上有A圆弧长槽335， A圆弧长槽 335在装配时，螺钉可在其内上下移动；L形左支板33的A面板334安装在左支 撑板31的B面312上。A凹部331用于放置加载盘15。
参见图2B所示，L形右支板34的B面板342上有B凹部341， B凹部341 上有B通孔343; L形右支板34的A面板344上有B圆弧长槽345， B圆弧长槽 3々5在装配时，螺钉可在其内上下移动；L形右支板34的A面板344安装在右支 撑板32的B面322上。B凹部341用于放置加载盘15。
参见图4所示，正压力加载组件1包括有L形A滑道11、 L形B滑道12、 A 端加载器13、 B端加载器14、加载盘15;
参见图4H所示，L形A滑道11为一体成型件，L形A滑道11的A滑道座113 的A面111中心设有A螺纹孔117， A滑道座113的B面112上有A挡块114、 B挡块115、D安装孔118 ， A挡块114与B挡块115之间放置有U形A滑块135， A挡块114的顶面上有D螺纹孔119， B挡块115的顶面上有C螺纹孔116。 A 挡块114上安装有A压块1 la， B挡块115上安装有B压块1 lb。
参见图4I所示，L形B滑道12为一体成型件，L形B滑道12的B滑道座123 的A面121中心设有B螺纹孔127， B滑道座123的B面122上有C挡块124、D挡块125、 E安装孔128， C挡块124与D挡块125之间放置有U形B滑块 145，C挡块124的顶面上有F螺纹孔129，D挡块125的顶面上有E螺纹孔126。 C挡块124上安装有C压块12a， D挡块125上安装有D压块12b。
参见图4A、图4B、图4C、图4D所示，A端加载器13包括有A螺纹顶杆131、 A连接件132、 A压簧133、 C连接件134、 U形A滑块135; A连接件132的一 端有A凹槽1321， A连接件132的另一端有B凹槽1322，且A凹槽1321与B 凹槽1322保持同轴；C连接件134的一端有C凹槽1341， C连接件134的另一 端有螺纹凸台1342; U形A滑块135上有U形槽1352， U形A滑块135的A面 135a上有G螺纹孔1351， U形A滑块135的B面135b上有H螺纹孔1353;
A螺纹顶杆131的一端穿过L形A滑道11的A螺纹孔117后置于A连接件 132的A凹槽1321内，A连接件132的B凹槽1322内放置有A压簧133的一 端，A压簧133的另一端置于C连接件134的C凹槽1341内，C连接件134的 螺纹凸台1342连接到U形A滑块135的A面135a上的G螺纹孔1351中，U 形A滑块135的U形槽1352内放置有A摩擦块23， A摩擦块23与带冠涡轮叶 片21上的叶冠211的A接触面215接触。
在本发明中，A端加载器13与B端加载器14的结构相同，且相对放置。
参见图4A、图4E、图4F、图4G所示，B端加载器14包括有B螺纹顶杆141、 B连接件142、 B压簧143、 D连接件144、 U形B滑块145; B连接件142的一 端有D凹槽1421， B连接件142的另一端有E凹槽1422，且D凹槽1421与E 凹槽1422保持同轴；D连接件144的一端有F凹槽1441， D连接件144的另一 端有螺纹凸台l"2; U形B滑块M5上有U形槽l化2， U形B滑块145的A 面145a上有I螺纹孔1451， U形B滑块145的B面145b上有J螺纹孔1453;
B螺纹顶杆141的一端穿过L形B滑道12的B螺纹孔127后置于B连接件 142的D凹槽1421内，B连接件142的E凹槽1422内放置有B压簧143的一 端，B压簧的另一端置于D连接件I"的F凹槽l"l内，D连接件144的 螺纹凸台14"连接到U形B滑块145的A面145a上的I螺纹孔1451中，U形 B滑块"5的U形槽"52内放置有B摩擦块24， B摩擦块24与带冠涡轮叶片 21上的叶冠211的B接触面214接触。参见图4所示，加载盘15上开有方孔152、 A弧形槽151a、 B弧形槽151b、 C弧形槽151c、 D弧形槽151d;方孔152位于加载盘15的中心，C弧形槽151c、 D弧形槽151d位于方孔152的上端，A弧形槽151a、 B弧形槽151b位于方孔 152的下端。A弧形槽151a、 B弧形槽151b、 C弧形槽151c、 D弧形槽151d 用于调节加载盘15在L形左支板33、 L形右支板34上的安装位置。在本发明中， A弧形槽151a、 B弧形槽151b、 C弧形槽151c、 D弧形槽151d的结构相同，且
每个弧形槽所对应的圆心角为15° 。
参见图5所示，夹具组件4的圆盘41上有A立板42、 B立板43，圆盘41的 盘体上开有C安装孔44; A立板42上开有A顶孔421， A顶孔421为螺纹孔；B 立板43上开有B顶孔431 ， B顶孔431为螺纹孔。A立板42与B立板43之间用 于放置涡轮盘22，且通过分别在A顶孔421、 B顶孔431中放置螺栓使涡轮盘22 顶紧。C安装孔44用于与E弧形槽351配合，通过螺栓与螺帽的装配使圆盘41 安装在底板35上。
采用本发明的带干摩擦阻尼结构叶片的减振试验装置进行减振测试时，包括有下 列试验步骤
1) 将带干摩擦阻尼结构叶片21通过榫头212插入涡轮盘22上的榫槽221 内；并将涡轮盘22安装在夹具组件4的A立板42与B立板43之间；
2) 将加载盘15放置于L形左支板33的A凹部331、 L形右支板34的B 凹部341内；
3) 根据干摩擦阻尼结构在叶片上的位置，分别调整L形左支板33在左支撑 板31上和L形右支板32在右支撑板32上的高度，使得A摩擦块23 的高度与叶冠211的A接触面215的高度相同，B摩擦块24的高度与 叶冠211的B接触面214的高度相同；
4) 调节加载盘15在A凹部331、B凹部3"内的位置，使得A摩擦块23、 B摩擦块24的接触面分别与叶冠211的A接触面215、 B接触面214 相互平行，以保证施加正压力后A摩擦块23、 B摩擦块24的接触面与 叶冠211的A接触面215、 B接触面214尽可能为面接触，调整好后 将加载盘15通过螺栓和螺母固定在L形左支板33、L形右支板32L上。5) 调节A螺纹顶杆131使A压簧133发生变形，从而获得加载在叶冠211 的A接触面215上的初始正压力；同时调节B螺纹顶杆141使B压簧 143发生变形，从而获得加载在叶冠211的B接触面214上的初始正压力。
6) 在带干摩擦阻尼结构叶片21的中部加载激振载荷。
7) 应用全场激光扫描系统对带干摩擦阻尼结构叶片21的叶身上各点的振 动幅值进行测量、记录，并根据记录的相关参数进行分析，从而得到带 干摩擦阻尼结构叶片21的叶冠211的A接触面215、 B接触面214的 初始正压力、接触角度及安装位置等重要参数对干摩擦阻尼结构减振效 果的影响规律。
本发明提供的一种带干摩擦阻尼结构叶片的减振试验装置，能够实现(A)带干 摩擦阻尼结构叶片动力特性试验研究；(B)带干摩擦阻尼结构叶片动力响应试验研 究。对不同激振力、不同初始正压力、不同试验件(即带干摩擦阻尼结构叶片)接触 角度和不同试验件安装位置的振动特性进行测试，并利用试验结果分析试验件接触面 正压力、试验件接触角度及试验件安装位置等重要参数对干摩擦阻尼结构减振效果的 影响规律。从而为验证和进一步改进相应的理论计算模型，并最终建立一套可行的干 摩擦阻尼结构减振设计方法，并能够为理论分析结果提供验证和改进的基本依据。
权利要求
1、一种带干摩擦阻尼结构叶片的减振试验装置，其特征在于是由正压力加载组件(1)、夹具组件(4)和基座(3)构成；基座(3)包括有基架、L形左支板(33)、L形右支板(34)；基架为一体成型件，基架的底板(35)上有左支撑板(31)、右支撑板(32)；左支撑板(31)上设有多个A定位孔(311)；右支撑板(32)上设有多个B定位孔(321)；底板(35)上设有A安装孔(352a)、B安装孔(352b)、E弧形槽(351)；A安装孔(352a)位于左支撑板(31)的外侧，B安装孔(352b)位于右支撑板(32)的外侧，E弧形槽(351)位于底板(35)的中心，且四个E弧形槽共圆；L形左支板(33)的B面板(332)上有A凹部(331)，A凹部(331)上有A通孔(333)；L形左支板(33)的A面板(334)上有A圆弧长槽(335)；L形右支板(34)的B面板(342)上有B凹部(341)，B凹部(341)上有B通孔(343)；L形右支板(34)的A面板(344)上有B圆弧长槽(345)；正压力加载组件(1)包括有L形A滑道(11)、L形B滑道(12)、A端加载器(13)、B端加载器(14)、加载盘(15)；L形A滑道(11)为一体成型件，L形A滑道(11)的A滑道座(113)的A面(111)中心设有A螺纹孔(117)，A滑道座(113)的B面(112)上有A挡块(114)、B挡块(115)、D安装孔(118)，A挡块(114)与B挡块(115)之间放置有U形A滑块(135)，A挡块(114)的顶面上有D螺纹孔(119)，B挡块(115)的顶面上有C螺纹孔(116)；A挡块(114)上安装有A压块(11a)，B挡块(115)上安装有B压块(11b)；L形B滑道(12)为一体成型件，L形B滑道(12)的B滑道座(123)的A面(121)中心设有B螺纹孔(127)，B滑道座(123)的B面(122)上有C挡块(124)、D挡块(125)、E安装孔(128)，C挡块(124)与D挡块(125)之间放置有U形B滑块(145)，C挡块(124)的顶面上有F螺纹孔(129)，D挡块(125)的顶面上有E螺纹孔(126)；C挡块(124)上安装有C压块(12a)，D挡块(125)上安装有D压块(12b)；A端加载器(13)包括有A螺纹顶杆(131)、A连接件(132)、A压簧(133)、C连接件(134)、U形A滑块(135)；A连接件(132)的一端有A凹槽(1321)，A连接件(132)的另一端有B凹槽(1322)；C连接件(134)的一端有C凹槽(1341)，C连接件(134)的另一端有螺纹凸台(1342)；U形A滑块(135)上有U形槽(1352)，U形A滑块(135)的A面(135a)上有G螺纹孔(1351)，U形A滑块(135)的B面(135b)上有H螺纹孔(1353)；A螺纹顶杆(131)的一端穿过L形A滑道(11)的A螺纹孔(117)后置于A连接件(132)的A凹槽(1321)内，A连接件(132)的B凹槽(1322)内放置有A压簧(133)的一端，A压簧(133)的另一端置于C连接件(134)的C凹槽(1341)内，C连接件(134)的螺纹凸台(1342)连接到U形A滑块(135)的A面(135a)上的G螺纹孔(1351)中，U形A滑块(135)的U形槽(1352)内放置有A摩擦块(23)，A摩擦块(23)与带冠涡轮叶片(21)上的叶冠(211)的A接触面(215)接触；B端加载器(14)包括有B螺纹顶杆(141)、B连接件(142)、B压簧(143)、D连接件(144)、U形B滑块(145)；B连接件(142)的一端有D凹槽(1421)，B连接件(142)的另一端有E凹槽(1422)，且D凹槽(1421)与E凹槽(1422)保持同轴；D连接件(144)的一端有F凹槽(1441)，D连接件(144)的另一端有螺纹凸台(1442)；U形B滑块(145)上有U形槽(14520，U形B滑块(145)的A面(145a)上有I螺纹孔(1451)，U形B滑块(145)的B面(145b)上有J螺纹孔(1453)；B螺纹顶杆(141)的一端穿过L形B滑道(12)的B螺纹孔(127)后置于B连接件(142)的D凹槽(1421)内，B连接件(142)的E凹槽(1422)内放置有B压簧(143)的一端，B压簧(143)的另一端置于D连接件(144)的F凹槽(1441)内，D连接件(144)的螺纹凸台(1442)连接到U形B滑块(145)的A面(145a)上的I螺纹孔(1451)中，U形B滑块(145)的U形槽(1452)内放置有B摩擦块(24)，B摩擦块(24)与带冠涡轮叶片(21)上的叶冠(211)的B接触面(214)接触；加载盘(15)上开有方孔(152)、A弧形槽(151a)、B弧形槽(151b)、C弧形槽(151c)、D弧形槽(151d)；方孔(152)位于加载盘(15)的中心，C弧形槽(151c)、D弧形槽(151d)位于方孔(152)的上端，A弧形槽(151a)、B弧形槽(151b)位于方孔(152)的下端；夹具组件(4)的圆盘(41)上有A立板(42)、B立板(43)，圆盘(41)的盘体上开有C安装孔(44)；A立板(42)上开有A顶孔(421)，A顶孔(421)为螺纹孔；B立板(43)上开有B顶孔(431)，B顶孔(431)为螺纹孔；。A立板(42)与B立板(43)之间用于放置涡轮盘(22)。
2、 根据权利要求1所述的带干摩擦阻尼结构叶片的减振试验装置，其特征在于E 弧形槽(351)所对应的圆心角为45° 。
3、 根据权利要求1所述的带干摩擦阻尼结构叶片的减振试验装置，其特征在于A 定位孔(311)与B定位孔(321)的高度保持在同一水平面上。
4、 根据权利要求1所述的带干摩擦阻尼结构叶片的减振试验装置，其特征在于A 弧形槽(151a)、 B弧形槽(151b)、 C弧形槽(151c)、 D弧形槽(151d)所 对应的圆心角为15° 。
全文摘要
本发明公开了一种带干摩擦阻尼结构叶片的减振试验装置，该减振试验装置是由正压力加载组件、夹具组件和基座构成，夹具组件安装在基座的底板上，正压力加载组件安装在基座的左、右支板上，带干摩擦阻尼结构叶片的叶冠与正压力加载组件上的A、B摩擦块接触。当加载初始正压力、加载激振载荷后本发明的减振试验装置能够对不同激振力、不同初始正压力、不同试验件(即带干摩擦阻尼结构叶片)接触角度和不同试验件安装位置的振动特性进行测试，并利用试验结果分析试验件接触面正压力、试验件接触角度及试验件安装位置等重要参数对干摩擦阻尼结构减振效果的影响规律。
文档编号G01M7/00GK101308057SQ20081011466
公开日2008年11月19日 申请日期2008年6月6日 优先权日2008年6月6日
发明者彬 朱, 鑫 杨, 杰 洪, 陈璐璐, 马艳红 申请人:北京航空航天大学