一種葉片-涂層機匣的碰摩實驗裝置制造方法
【專利摘要】一種葉片-涂層機匣的碰摩實驗裝置，屬于葉片故障實驗?zāi)M【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明包括底座，在底座上分別設(shè)置有葉片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、涂層機匣進給系統(tǒng)及測試系統(tǒng)；葉片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)軸和電機，轉(zhuǎn)軸通過軸承及軸承支架設(shè)置在底座上；轉(zhuǎn)軸的一端通過聯(lián)軸器與電機的輸出軸固定連接，在轉(zhuǎn)軸上固定設(shè)置有轉(zhuǎn)盤；涂層機匣進給系統(tǒng)包括導(dǎo)軌支撐，導(dǎo)軌支撐固定設(shè)置在底座上；在導(dǎo)軌的上方設(shè)置具有連接板的滑臺，滑臺的下端設(shè)置在導(dǎo)軌支撐的導(dǎo)軌內(nèi)；在導(dǎo)軌支撐的上方或底座的上方設(shè)置有絲杠，絲杠與導(dǎo)軌平行設(shè)置，絲杠通過絲杠支撐軸承設(shè)置在底座上；絲杠的絲杠螺母與滑臺固定，絲杠的一端與伺服電機固定連接；三維測力傳感器固定設(shè)置在連接板面向葉片一側(cè)的外側(cè)壁上。
【專利說明】一種葉片-涂層機匣的碰摩實驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于葉片故障實驗?zāi)M【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種葉片-涂層機匣的碰摩實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對于旋轉(zhuǎn)機械而言，轉(zhuǎn)定子碰摩是一種常見而又極易引起機械失效的故障，而作為轉(zhuǎn)定子碰摩的一個特例:葉片與機匣之間的碰摩，由于葉片切向速度高、碰撞能量大，更易產(chǎn)生彎曲變形，從而導(dǎo)致葉片局部損傷，如葉片掉角和葉根高周疲勞等故障現(xiàn)象?，F(xiàn)有的碰摩實驗裝置多為單擺碰摩實驗裝置，該種實驗裝置模擬的碰摩狀況與現(xiàn)實的碰摩狀況不符；還有通過調(diào)整螺釘數(shù)目的變化進行碰摩實驗的裝置，該種實驗裝置可以實現(xiàn)點碰摩、局部碰摩和整周碰摩，但其也不能很好的模擬真實的碰摩狀況。另外，以上碰摩實驗裝置均不能準確的確定侵入量的多少，不能準確的測試出三個方向的碰摩力大小，不能測試不同涂層材料下的碰摩狀況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種可以較為真實地模擬葉片與涂層機匣碰摩過程的葉片-涂層機匣的碰摩實驗裝置。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種葉片-涂層機匣的碰摩實驗裝置，包括底座，在底座上分別設(shè)置有葉片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、涂層機匣進給系統(tǒng)及測試系統(tǒng)；
[0005]所述葉片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)軸和設(shè)置在電機支座上的電機，所述電機支座固定設(shè)置在底座上，所述轉(zhuǎn)軸通過軸承及軸承支架設(shè)置在底座上；轉(zhuǎn)軸的一端通過聯(lián)軸器與電機的輸出軸固定連接，在所述轉(zhuǎn)軸上固定設(shè)置具有葉片安裝槽的轉(zhuǎn)盤；
[0006]所述涂層機匣進給系統(tǒng)包括具有導(dǎo)軌的導(dǎo)軌支撐，所述導(dǎo)軌支撐固定設(shè)置在底座上；在所述導(dǎo)軌的上方設(shè)置具有連接板的滑臺，滑臺的下端設(shè)置在導(dǎo)軌支撐的導(dǎo)軌內(nèi)；在所述導(dǎo)軌支撐的上方或底座的上方設(shè)置有絲杠，所述絲杠與導(dǎo)軌平行設(shè)置，絲杠通過絲杠支撐軸承設(shè)置在導(dǎo)軌支撐上或底座上；所述絲杠的絲杠螺母與滑臺固定連接，絲杠的一端與伺服電機的輸出軸固定連接；
[0007]所述測試系統(tǒng)包括三維測力傳感器、無線遙測應(yīng)變儀、加速度信號測試裝備及高速攝影機，所述三維測力傳感器固定設(shè)置在連接板面向葉片一側(cè)的外側(cè)壁上。
[0008]所述轉(zhuǎn)盤通過止動墊片固定設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上。
[0009]在所述轉(zhuǎn)軸非電機側(cè)的軸承外端設(shè)置有軸承蓋。
[0010]為了便捷安裝，在所述底座的上表面設(shè)置有T型槽，所述軸承支架、電機支座及導(dǎo)軌支撐均固定設(shè)置在底座的T型槽內(nèi)。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
[0012](I)本發(fā)明采用三維測力傳感器測量三個方向的碰摩力，分析不同侵入量、侵入速率和不同涂層材料、涂層厚度等參數(shù)對碰摩力的影響規(guī)律；通過涂層機匣進給系統(tǒng)精確的控制侵入量，通過葉片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)精確的控制葉片轉(zhuǎn)速，能夠較好的模擬真實碰摩情況；
[0013](2)本發(fā)明可以檢測不同涂層材料對葉片的影響，以及測量葉片刮削涂層后，葉片和涂層的磨損形式及程度，能夠為機匣涂層提供參考；
[0014](3)本發(fā)明的葉片安裝槽與葉片采用榫連結(jié)構(gòu)進行連接，可以更換葉片；
[0015](4)本發(fā)明的涂層機匣進給系統(tǒng)能夠達到很高的精度，進給精度I μ m/進給步；
[0016](5)本發(fā)明在底座的上表面設(shè)置有T型槽，可以實現(xiàn)葉片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)和涂層機匣進給系統(tǒng)的便捷安裝，以及兩個系統(tǒng)的相對移動，實現(xiàn)葉片局部碰摩等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的葉片-涂層機匣的碰摩實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖中，I—電機,2—聯(lián)軸器，3—軸承,4一葉片，5—輪盤,6—止動墊片，7—轉(zhuǎn)軸，8—軸承蓋，9 一軸承支架，10—隔板，11 一三維測力傳感器，12—絲杠，13—絲杠支撐軸承，14一支撐板，15—導(dǎo)軌支撐，16—伺服電機，17 —導(dǎo)軌，18—底座，19一滑臺，20—連接板，
21一電機支座，22一涂層機匣。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0020]如圖1所示，一種葉片-涂層機匣的碰摩實驗裝置，包括底座18，在底座18上分別設(shè)置有葉片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、涂層機匣進給系統(tǒng)及測試系統(tǒng)；
[0021]所述葉片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)軸7和設(shè)置在電機支座21上的電機I，所述電機支座21固定設(shè)置在底座18上，所述轉(zhuǎn)軸7通過軸承3及軸承支架9設(shè)置在底座18上；轉(zhuǎn)軸7的一端通過聯(lián)軸器2與電機I的輸出軸固定連接，在所述轉(zhuǎn)軸7上固定設(shè)置具有葉片安裝槽的轉(zhuǎn)盤5，葉片4與葉片安裝槽采用榫連結(jié)構(gòu)進行連接；
[0022]所述涂層機匣進給系統(tǒng)包括具有導(dǎo)軌17的導(dǎo)軌支撐15，所述導(dǎo)軌支撐15固定設(shè)置在底座18上，導(dǎo)軌支撐15也可通過支撐板14固定設(shè)置在底座18上；在所述導(dǎo)軌17的上方設(shè)置具有連接板20的滑臺19，滑臺19的下端設(shè)置在導(dǎo)軌支撐15的導(dǎo)軌17內(nèi)；在所述導(dǎo)軌支撐15的上方或底座18的上方設(shè)置有絲杠12，所述絲杠12與導(dǎo)軌17平行設(shè)置，絲杠12通過絲杠支撐軸承13設(shè)置在導(dǎo)軌支撐15上或底座18上；所述絲杠12的絲杠螺母與滑臺19固定連接，絲杠12的一端與伺服電機16的輸出軸固定連接，所述伺服電機16固定設(shè)置在導(dǎo)軌支撐15上或底座18上或支撐板14上；
[0023]所述測試系統(tǒng)包括三維測力傳感器11、無線遙測應(yīng)變儀、加速度信號測試裝備及高速攝影機，所述三維測力傳感器11固定設(shè)置在連接板20面向葉片4 一側(cè)的外側(cè)壁上。
[0024]所述轉(zhuǎn)盤5通過止動墊片6固定設(shè)置在轉(zhuǎn)軸7上。
[0025]在所述轉(zhuǎn)軸7非電機I側(cè)的軸承3外端設(shè)置有軸承蓋8。
[0026]在所述底座18的上表面設(shè)置有T型槽，所述軸承支架9、電機支座21及導(dǎo)軌支撐15均固定設(shè)置在底座18的T型槽內(nèi)；可以實現(xiàn)葉片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)和涂層機匣進給系統(tǒng)的便捷安裝，以及兩個系統(tǒng)的相對移動，實現(xiàn)葉片局部碰摩等。
[0027]所述三維測力傳感器11采用Kistler公司生產(chǎn)的三向測力傳感器9367C，所述無線遙測應(yīng)變儀采用北京世紀興元科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的DDS-1200-8CH，所述加速度信號測試裝備采用B&K3560D多分析儀系統(tǒng)，所述高速攝影機選用Y3C 4GB/2000fps。
[0028]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的一次使用過程。
[0029]如圖1所示，使用本發(fā)明進行葉片-涂層機匣的碰摩實驗時，將葉片4裝入轉(zhuǎn)盤5的葉片安裝槽內(nèi)，葉片4可以為帶有扭角的葉片，將涂層機匣22通過隔板10固定在三維測力傳感器11上，使涂層機匣22的涂層與葉片4相對應(yīng)。將無線遙測應(yīng)變儀的應(yīng)變片貼在葉片4的尖部和葉根部，其發(fā)射器固定在轉(zhuǎn)軸7上；將加速度信號測試裝備放置在涂層機匣
22的后側(cè)，將高速攝影機設(shè)置在葉片4與涂層機匣22發(fā)生碰撞處的附近。
[0030]通過控制電機I改變其轉(zhuǎn)速，可實現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)的葉片4與涂層機匣22的碰摩實驗。
[0031]本發(fā)明的伺服電機16旋轉(zhuǎn)，可帶動絲杠12旋轉(zhuǎn)，再由絲杠12通過絲杠螺母帶動滑臺19在導(dǎo)軌17上運動；滑臺19通過連接板20帶動三維測力傳感器11運動，三維測力傳感器11通過隔板10帶動涂層機匣22 —起運動實現(xiàn)進給，從而實現(xiàn)葉片4與涂層機匣22在不同間隙及侵入量下的碰摩實驗，進給量可由伺服電機16準確控制。
[0032]通過改變涂層機匣22涂層的材料，可實現(xiàn)葉片4與不同涂層材料的涂層機匣22的碰摩實驗。
[0033]在實驗過程中，通過測試系統(tǒng)中的無線遙測應(yīng)變儀對不同碰摩程度下葉片4某些位置的動應(yīng)力進行非接觸測量，分析動應(yīng)力的頻譜規(guī)律，并評估葉片4碰摩是否能激發(fā)葉片4低階和高階振動響應(yīng)。
[0034]通過測試系統(tǒng)中的加速度信號測試裝備測試涂層機匣22的振動加速度，以評估碰摩導(dǎo)致的沖擊程度。
[0035]通過測試系統(tǒng)中的三維測力傳感器11測量三個方向不同的碰摩力，得到真實的碰摩力大小；測試葉片4與涂層機匣22碰摩產(chǎn)生的法向和切向碰摩力，通過法向和切向碰摩力的比值預(yù)估摩擦系數(shù)；并通過專用的磨損檢測儀器和掃描電鏡記錄涂層的磨損形貌、識別磨損深度，分析影響磨損程度的關(guān)鍵參數(shù)。
[0036]通過測試系統(tǒng)中的高速攝影機記錄葉片4與涂層機匣22之間碰撞的反彈過程，分析葉片4的反彈次數(shù)，預(yù)估沖擊程度。
[0037]通過實驗測試數(shù)據(jù)確定和修正必要的模型參數(shù)，進而分析不同運行條件下葉片4非線性動力學(xué)特性，探索葉片4振動、碰摩和涂層磨損之間的耦合機理。
[0038]本發(fā)明的實驗裝置主要是通過調(diào)整涂層機匣進給系統(tǒng)來實現(xiàn)不同的碰摩侵入量，實現(xiàn)葉片4在不同侵入量下碰摩力的測試。然后由測試系統(tǒng)測試出在不同侵入量下的碰摩特性(碰摩力即法向碰撞力與切向摩擦力)以及葉片4的振動特性(葉片4的振動應(yīng)力)。采用三維測力傳感器11測量三個方向的碰摩力，分析不同侵入量、侵入速率和不同涂層材料、涂層厚度等參數(shù)對碰摩力的影響規(guī)律，并基于測試數(shù)據(jù)對現(xiàn)有的理論模型進行修正。
【權(quán)利要求】
1.一種葉片-涂層機匣的碰摩實驗裝置，其特征在于包括底座，在底座上分別設(shè)置有葉片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、涂層機匣進給系統(tǒng)及測試系統(tǒng)； 所述葉片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)軸和設(shè)置在電機支座上的電機，所述電機支座固定設(shè)置在底座上，所述轉(zhuǎn)軸通過軸承及軸承支架設(shè)置在底座上；轉(zhuǎn)軸的一端通過聯(lián)軸器與電機的輸出軸固定連接，在所述轉(zhuǎn)軸上固定設(shè)置具有葉片安裝槽的轉(zhuǎn)盤； 所述涂層機匣進給系統(tǒng)包括具有導(dǎo)軌的導(dǎo)軌支撐，所述導(dǎo)軌支撐固定設(shè)置在底座上；在所述導(dǎo)軌的上方設(shè)置具有連接板的滑臺，滑臺的下端設(shè)置在導(dǎo)軌支撐的導(dǎo)軌內(nèi)；在所述導(dǎo)軌支撐的上方或底座的上方設(shè)置有絲杠，所述絲杠與導(dǎo)軌平行設(shè)置，絲杠通過絲杠支撐軸承設(shè)置在導(dǎo)軌支撐上或底座上；所述絲杠的絲杠螺母與滑臺固定連接，絲杠的一端與伺服電機的輸出軸固定連接； 所述測試系統(tǒng)包括三維測力傳感器、無線遙測應(yīng)變儀、加速度信號測試裝備及高速攝影機，所述三維測力傳感器固定設(shè)置在連接板面向葉片一側(cè)的外側(cè)壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片-涂層機匣的碰摩實驗裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)盤通過止動墊片固定設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片-涂層機匣的碰摩實驗裝置，其特征在于在所述轉(zhuǎn)軸非電機側(cè)的軸承外端設(shè)置有軸承蓋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片-涂層機匣的碰摩實驗裝置，其特征在于在所述底座的上表面設(shè)置有T型槽，所述軸承支架、電機支座及導(dǎo)軌支撐均固定設(shè)置在底座的T型槽內(nèi)。
【文檔編號】G01M13/00GK103528813SQ201310522812
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】馬輝, 太興宇, 吳志淵, 李朝峰, 聞邦椿 申請人:東北大學(xué)