��年强度与环境第!期用锤击法测定燃气涡轮叶盘的模态参数陆国民杨炳渊上海航天局八��所文摘本文用锤击法测定防空导弹液压能源小型燃气涡轮叶盘的模态参教,文中叙述模态须率高达∀�#∃%&情况下试件中出现的问题和相应的措施,最后时试验结果作了分析,并给出受试叶盘的,∋备界转速。叙词模式识别燃气涡轮盘,临界速度一、引言采用固体药柱燃气发生器和燃气涡轮拖动油泵和高频发电机组,是地空和空空导弹弹()∗液压能源装置先进的设计方案之一,具有工作压力高,油液循环使用,工作时间了+)一长,功率重量比高等优点。其燃气涡轮叶盘的特点是尺寸小,重量轻,转速高达每分钟数万到十几万转。因此,实际转速与叶盘轴向振动模态对应的临界转速接近而引起叶盘强烈轴向振动,甚至发生叶盘与满壳碰撞弓,起毁坏的可能性比较大。这就要求对涡轮叶盘进行模态分析,确定各阶固有频率和振型。由于叶盘外形复杂,采用数值分析方法计算振动特性难度和计算量都相当大,且精度难以保证。采用正弦激励和随机激励的模态试验方法,由于激振器附加质量的影响和工作频率的限制,试件和激振器安装上的困难,难以在直径只有几十毫米,质量一百多克的叶盘上实现,可能采用的方法只有锤击法。锤击法简单易行,无附加质量影响,适应性强,使用恰当测试精度也能满足要求。本文应用锤击法于直径仅#毫米,质量��克的钦合金燃气涡轮叶盘获得一至五阶固有频率、阻尼系数和振型,五阶频率高达�−∃%&,结果仍比较满意。二、试验原理用加速度传感器测量响应的情况下,对线性结构在)点激励,+点的加速度传递函数为)一,,.。/0名12二)。专小,2小+3.�/42.�一56昔789屯���/式中砚二。:。;,小,3、小、4、、七3分别为第2阶模态的�点和+点振型、模态质量及阻尼系本文<=##年>月�?日收到。)≅数,二”了一�,在模态密度不很高的情况下,Α2,这时.�/式可简化为‘七,对主模态。3令启近的模恙影响不大,可视为一复常数%」∗.。,0一里婴止丁7Α42.)一。气Β声89仁、。2/其实部和虚部为Α一%一+0一、石专.�一石考/小32小+242〔.�一。专/≅7!七理。专〕7Α2∗�,%,∗0≅乙必食小∗冲+2一7显��.≅/.#/.!/42〔.&一矶/‘7!七飞石咭〕本文利用.。/、.!/式表杀的实频图和虚频图确定模态参数。可选择任一测量点,由虚频图峰值点确定固有频率。3,实频图峰值点确定半功率点。。3和。、3,由下式计算模态阻尼1,Β(�.6Χ2:。Δ2/≅一�马)一代∗Β∀丁花丁一一下二厂一不3一丁一二艺、田Χ2:田Δ2声一十�岛竺丝二竺彭≅�犷./振型则由固定一点测响应,各测点巡回激励,检索传递函数矩阵中一行的虚部峰值得到。三、试验中的有关问题试件如图)所示,材料为钦合金,至叶片边缘最大直径为小#,叶片数>Ε,总质量��克。由于结构空间的限制,涡轮叶盘装配在涡壳翻上的试验难以实施,只进行自由一自由状态下的叶试验。一般可将试件垫放在一定厚度的泡沫塑料土似自由一自由状态,但本试验的涡轮叶盘一阶频率达数千赫芝,我们采取手持试件的支持方式.如≅/,贡持频率为数十赫芝,仍可满足自由一自由的川“闪袱,)‘支持条件,且手持方式操作方便,实践证明比垫放泡沫塑料锤击的干扰少,出现连击的可能性小,可靠性高。手持的位置应选择在叶盘中』乙的轴孔上,用姆指和食指轻轻夹紧。因为叶盘节圆数Φ0�的低阶振型圆心处振幅为零,作为支持条件的手指产生的附加阻尼力也为零,使得手指的影响降至最小。如手指位置选在振幅大的位置,附加阻尼力的影响也比较大,在激励能量较小的情况下,试件将难以被激励而使试验发生困难。试验系统如图>所示,传递函数分析采用ΓΗ一=≅�双通道ΗΗΙ分析仪,选择��≅!个采样点,分辨率为!��条谱线,本次试验分析频率上限翔�∃和≅�∃二种,分辨力分别为≅ΒΕ%∗和−)Β9%&。采用前置触发,窗函数选择Η一ϑ窗。为消除偶然因素影响及信号噪音,采用多帧平均,帧数为#。1·‘采用北京?�≅所生产的?�≅一≅型力锤激励,最大量程为���牛顿,锤身质量≅>!克,选用钢质锤头。多数资料上介绍,钢锤头的上限频率为>一!∃%&,而本次试验的分析上限颇率为)6∃%&和≅�∃%&,这给试验取得成功造成很大困难。经反复试验摸索,发现在锤身质量和锤头材料不变的条件下,力谱...
