涡轮带冠叶片共振频率分析

利用涡轮带冠叶片干摩擦阻尼减振试验系统,分析了阻尼块与叶冠间正压力、阻尼块材料和接触面积及激振力对叶片共振频率的影响。试验结果显示,在特殊正压力加载时,叶片共振频率产生漂移现象,在其它正压力加载条件下,叶片共振频率随正压力增大基本不变;阻尼块面积和材料在不同激振力范围,对叶片共振频率产生不同影响。另外,通过试验还获取了叶片共振频率随外部参数的变化规律及叶片共振频率的大致漂移量,其结果对带冠阻尼减振系统的设计和工程应用都具有参考意义。

涡轮带冠叶片多通道叶尖间隙测试技术研究

带冠叶片因具有增加叶片刚度、减小二次损失等作用而被广泛应用于航空发动机等重大旋转装备,其叶尖间隙参数的多通道高精度在线监测是确保发动机运转时安全和效率的重要一环。为了实现这一目的,同时抑制带冠叶片轴向位移对间隙测量的不利影响,设计了一种一字型芯极电容传感器,并在改装篦齿的基础上以平行平板电容原理建立了叶尖间隙测量模型。搭建了利用一字型芯极传感器的12通道间隙测量系统,并在模拟篦齿盘上开展了3 mm测量范围内的标定和±1 mm轴向位移下的精度测试实验,结果显示开发的间隙测量系统测量精度优于45.4μm。最后完成了真实发动机带冠叶片三级共12测点的叶尖间隙同步测量台架试验,结果表明提出的12通道间隙测量系统具备高可靠性和重复性,满足带冠叶片叶尖间隙测量需要。

带冠涡轮叶片的振动特性分析

针对带冠涡轮叶片的振动特性分析,建立考虑叶冠圈连效应和叶片—轮盘耦合效应的三维有限元模型,对叶冠边界条件考虑叶冠工作面完全固接和叶冠工作面接触两种情况。简要介绍处理叶冠接触边界条件的方法。在对带冠涡轮叶片振动特性进行分析的同时,研究不同接触边界条件对振动特性的影响。结果表明,单个叶片或整圈叶片分析模型均不能正确反映带冠涡轮叶片的振动特性,对带冠涡轮叶片进行振动分析必须考虑叶片—轮盘耦合效应和叶冠接触条件。考虑耦合效应和叶冠接触时叶片—轮盘系统的刚性降低,系统更易发生节径型振动;采用罚函数法处理叶冠的接触边界条件是一种简便有效的方法。

航空发动机带冠涡轮叶片振动特性分析及验证

针对航空发动机带冠涡轮叶片振动特性分析时,将叶冠工作面一体等效的处理方式导致叶片频率计算精度降低的问题,开展了带冠涡轮叶片盘振动特性研究。提出了一种考虑变形和叶冠工作面实际接触面积的带冠涡轮叶片建模方法,以某型带冠涡轮叶片为对象,采用上述方法完成叶片建模和模态分析,并进行整机动应力测试试验验证,结果表明:采用该模型计算得到的叶片1阶共振频率与实测共振频率基本吻合,两者差异在7%以内。研究工作可为航空发动机带冠涡轮叶片振动设计提供参考。

某型带冠涡轮叶片振动特性及动应力测试数据分析

带冠涡轮叶片是涡轴发动机中的关键部件,由于叶冠工作面在工作时存在接触、相对滑移等非线性特性,给其振动分析和设计带来很大的困难。本文根据某型带冠涡轮叶片整机动应力测试结果,对循环对称的带冠涡轮叶片振动分析方法的精度进行了评估,并结合试验数据对带冠叶片激振力来源、动应力大小影响因素进行了研究分析,为带冠涡轮叶片振动设计提供了参考。

带冠预扭涡轮叶片模态分析及动应力测试验证

介绍了航空发动机带冠预扭涡轮叶片非线性接触预应力模态分析机理,并以ANSYS软件为平台,对某型涡轴发动机动力涡轮叶片进行了模态分析。结果表明:非线性接触预应力模态分析方法得到的叶片盘9~13节径1阶频率与动应力测试频率在变化规律上保持一致,差别基本稳定在12%~13%,计算精度较传统方法有了明显的提高。

涡轮发动机中篦齿-蜂窝封严结构的高速碰磨行为研究（英文）

目的：航空涡轮发动机中篦齿-蜂窝封严结构能有效降低转动部件之间的气路间隙,提高发动机效率。在高温高速可磨耗试验机上进行模拟试验,研究篦齿叶尖与金属蜂窝之间的高速碰磨行为,分析篦齿叶片和金属蜂窝的磨耗机理,验证金属蜂窝的可磨耗性能,为蜂窝封严在航空发动机中的应用提供参考。创新点：1.成功研制了模拟封严材料高速碰磨行为的可磨耗试验机,最高叶尖线速度可达520 m/s;2.进行了不同试验条件下的高速碰磨试验,验证了蜂窝材料的可磨耗性能;3.通过高速碰磨试验,掌握篦齿叶片和金属蜂窝的磨耗机理;4.获得了高速碰摩力和冲击加速度数据,对应用具有指导作用。方法：1.研制高速可磨耗试验机;径向进给系统驱动封严试样主动与高速旋转的模拟叶片接触并发生高速碰磨作用;试验机可模拟的最高叶尖线速度为520 m/s,进给速率为5～1000μm/s。2.在可磨耗试验机上进行不同叶尖线速度和进给速率条件下的高速碰磨试验,通过对试验现象以及试验后金属蜂窝和篦齿叶片的磨损形貌进行分析,了解高速碰磨过程中的磨损机理。3.通过三向测力传感器对试验中的高速碰磨力进行测量,分析碰摩力的变化规律。4.通过加速度传感器测量瞬时冲击响应,了解冲击作用的大小。结论：1.高速碰磨时,金属蜂窝会发生切削和挤压变形,进给速率对挤压变形具有重要影响。2.高速碰磨时篦齿与蜂窝的接触区域会产生摩擦火花,导致篦齿叶尖发生烧蚀和氧化,摩擦热的聚集会导致蜂窝材料在被切削时发生涂抹,同时伴随有蜂窝材料向篦齿叶尖的转移。3.随着碰磨时间的延长,摩擦热逐渐增多,且在高叶尖线速度条件下更加明显。4.测试到的碰摩力曲线可以分为四个典型阶段：碰磨前、碰磨中、停留和退出;试验测试到的最大径向和切向碰摩力分别为716 N和871 N,不会对转子部件造成损坏。5.在最大叶尖线速度和最大进给速率参数下测得的冲击加速度最大,约为341g。