[发明专利]一种航空发动机整体叶盘叶片静频测试装置及方法

说明书

本发明的一种航空发动机整体叶盘叶片静频测试装置及方法，包括：夹持装置、传声器、前置放大器、信号采集处理器和计算机；传声器采集待测叶片激振的声波信号并转为电压信号；前置放大器对电压信号进行放大；信号采集处理器对放大的电压信号进行分析调制发送给计算机；计算机对接收的信号进行自谱分析，获得声波信号中的各个频率成分及其对应的幅值谱，进而得到其中主要幅值对应的频率值，此频率值即是所要的叶片共振频率值。本发明通过激振叶片，采集声波信号，进行处理分析得到叶片的多阶静频参数，测试中对相邻叶片进行振动阻尼隔离，减少对待测叶片的影响，提高测试准确度，对整体叶盘进行整体夹持，防止耦合振动，提高测试稳定性。

技术领域

本发明属于叶盘叶片静频测技术领域，涉及一种航空发动机整体叶盘叶片静频测试装置及方法。

背景技术

现有航空发动机零部件静频测试方法主要有两种，一种是振动台共振法，另一种就是接触式传感器的锤击法。随着航空发动机制造技术的发展，整体叶盘等复杂结构件在发动机中使用比重越来越大，整体叶盘在装机前必须对其单体叶片进行静频测试，而整体叶盘受到复杂结构及其安装条件限制，无法采用传统的静频测试方法进行测试。

振动台共振法，零部件在可调频率的激振力作用下，产生强迫振动，当激振力频率等于其固有频率时，振幅将急剧增大，此时零件进入共振状态。在共振状态下测得的零件振动频率，就是其固有频率。振动台属于接触激振器，用它激振零部件测固有频率，零部件通过夹具固定在振动台上，并与振动台一起振动。电磁振动台适用范围较广，是当前较为常用的一种激振设备。一些发动机生产厂还将电磁振动台定为叶片测固有频率的标准设备。电磁振动台适合于试验室使用，而且必须有专用的夹具与之匹配。对于夹具的要求也较高，夹具和振动台以及两者的连接要有足够的刚性，如果夹具与台面接触不良、连接不牢或与台面刚性不足都会影响测频精度。夹具结构、夹紧方式、夹块的加工精度及磨损、裂纹也会影响测频精度。当测量一些不规则零部件(如轮盘)时，很难设计出合适的夹具。而且，振动台测频范围受设备参数限制一般多为3000Hz以下。因此，用电磁振动台测发动机零部件固有频率具有一定的局限。此方法主要适合发动机叶片及小型简单易装夹零部件，对于大型复杂构件很难实现测试。

锤击法测振是古老而经典的测振方法，过去由于没有动态分析系统，这种测振方法长期停滞没有发展。1965年提出了快速傅里叶变换(FFT)计算方法及电子计算机的问世，使运算速度大大提高，也使锤击法测振得到了快速发展。用锤击法测发动机零部件的振动特性时，一次试验可获得大量信息，经过数据处理，能直接给出发动机零部件的多阶振动的固有频率、振型、模态阻尼比以及模态质量等参数。锤击法作振动试验和常规法不同，它不用激振器、信号源等各种电子仪器，只用带力传感器的手锤和测量响应的传感器及响应数据采集分析仪。用力锤敲击发动机零部件，记录冲力和零件的响应。然后借助数采系统的快速傅氏变换(FFT)，迅速测出结构的动力特性，经过数据处理得到模态参数。但锤击法测试较小零部件固有频率时，受到粘贴在零部件上的传感器附加质量影响，误差较大。对于成批零部件测频时，需要反复粘贴传感器，而且传感器粘贴位置，对测频结构影响较大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种航空发动机整体叶盘叶片静频测试装置及方法，在测试过程中对相邻未测试叶片进行振动阻尼隔离，减少其对待测叶片的影响，提高测试准确度，对整体叶盘盘体进行整体夹持，防止耦合振动，提高测试稳定性。

本发明提供一种航空发动机整体叶盘叶片静频测试装置，包括：夹持装置、传声器、前置放大器、信号采集处理器和计算机；

所述夹持装置用于夹持整体叶盘；

所述传声器设置于整体叶盘附近，用于采集待测叶片经激振产生的声波信号并转换为电压信号；

所述前置放大器与传声器相连接，用于对电压信号进行放大处理；

所述信号采集处理器与前置放大器相连接，用于对放大的电压信号进行分析调制去除其中的干扰信号后传输给计算机；