[发明专利]一种三维振动模态可调的叶片激振器及其设计方法

权利要求书

1.一种三维振动模态可调的叶片激振器，包括激振器主体、传动柱和叶片，所述叶片设置在叶轮机匣中，所述叶片的叶根穿过轮毂与设置在其下方的所述传动柱的顶端固定连接，所述传动柱的末端与所述激振器主体连接，所述叶片的叶根与轮毂之间或所述传动柱与轮毂之间使用球铰轴承连接，其特征在于，

所述激振器主体包括盘状外壳、振动盘、动力偏心轮、导轨销、球铰基座，其中，

所述盘状外壳的顶部设有一条形凹腔，所述条形凹腔的中心与所述盘状外壳的中心重叠，所述条形凹腔的两相对的短边呈曲面状，所述条形凹腔的每一所述短边的中部设有一所述导轨销，每一所述导轨销的内侧面（B）为向外凸出的圆弧形工作面；

所述振动盘整体呈梭形并设置在所述条形凹腔中，其长度方向的两弧形端面（A）均为圆弧形工作面，所述弧形端面（A）与所述导轨销的内侧面（B）构成相互配合的工作外切面；

所述振动盘上沿其长度方向设有两对称的条形凹槽，每一所述条形凹槽中均设有一所述动力偏心轮，所述动力偏心轮可在所述条形凹槽中滑动，所述动力偏心轮由设置在所述盘状外壳底部的动力输入轴进行驱动；

所述振动盘的中心设置所述球铰基座，所述传动柱的末端设置在所述球铰基座上。

2.根据权利要求1所述的叶片激振器，其特征在于，所述盘状外壳顶部的条形凹腔，其短边与长边之间光滑过渡。

3.根据权利要求1所述的叶片激振器，其特征在于，当叶片激振器处于初始工作状态时，所述振动盘长度方向的两弧形端面（A）的顶点与每一所述导轨销的内侧面（B）的顶点重合。

4.根据权利要求1所述的叶片激振器，其特征在于，所述激振器的导轨销与振动盘的接触面是振动盘弧形端面的切面，所述振动盘在该切面的约束下可实现平动或转动。

5.根据权利要求1所述的叶片激振器，其特征在于，所述动力偏心轮上设置腰形调节孔，所述动力输入轴在所述腰形调节孔上的固定位置可调节，从而实现对动力偏心轮偏心距（e）的调整，继而实现对所述振动盘振动幅度的调整。

6.根据权利要求1所述的叶片激振器，其特征在于，当两个动力偏心轮旋转方向相同且二者的相位差夹角为0°时，或者，当两个动力偏心轮旋转方向相反且二者的相位差角为180°时，所述振动盘在动力偏心轮和导轨销的约束下进行平动，所述叶片通过所述传动柱实现弯曲振动。

7.根据上述权利要求6所述的叶片激振器，其特征在于，当所述叶片处于弯曲振动模态工作下，当两个动力偏心轮的旋转点连线与来流方向平行时，所述叶片的振动为周向振动；当两个动力偏心轮的旋转点连线与来流方向垂直时，所述叶片的振动为轴向振动。

8.根据权利要求1所述的叶片激振器，其特征在于，当两个动力偏心轮旋转方向相同且二者的相位差夹角180°时，或者当两个动力偏心轮旋转方向相反且二者的相位差夹角0°时，所述振动盘在动力偏心轮和导轨销的约束下进行旋转，所述叶片通过所述传动柱实现扭转振动。

9.根据权利要求1所述的叶片激振器，其特征在于，在两个动力偏心轮的旋转方向相同或者旋转方向相反时，若两个动力偏心轮的相位差夹角为0°和180°之外的其他角度时，所述叶片可实现弯曲和扭转组合的振动模态。

10.根据权利要求1所述的叶片激振器，其特征在于，当所述振动盘在平动到最远位置时，以及当所述振动盘在扭转到最大角度时，所述振动盘不与所述盘状外壳的条形凹腔发生干涉。

11.根据权利要求1所述的叶片激振器，其特征在于，两个动力偏心轮由同一驱动电机进行驱动或每一动力偏心轮采用一独立的驱动电机进行驱动。

12.一种根据权利要求1至11任一项所述的三维振动模态可调的叶片激振器的设计方法，其特征在于，

SS1. 选定叶片的振动幅度，根据设备尺寸及安装要求确定所述传动柱的长度，通过几何关系计算得到所述振动盘的平动幅度或旋转角度，从而确定所述动力偏心轮的偏心距；

SS2. 选定所述动力偏心轮的直径和振动盘尺寸，选定所述导轨销的长度，选定所述盘状外壳的尺寸，确保所述振动盘在运动到距初始最远位置时不与所述盘状外壳发生干涉。