一種在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下靜葉的動(dòng)應(yīng)力測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試技術(shù)，涉及發(fā)動(dòng)機(jī)葉片表面動(dòng)應(yīng)力測(cè)試方法。一種在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下靜葉的動(dòng)應(yīng)力測(cè)試方法，本方法可以在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)流葉片、靜子葉片進(jìn)行動(dòng)應(yīng)力測(cè)試。因應(yīng)變片直接粘貼在發(fā)動(dòng)機(jī)葉片上進(jìn)行動(dòng)測(cè)試驗(yàn)，所以測(cè)試數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確，信息完整，容易定量分析，可以為葉片裂紋、掉塊等故障分析提供依據(jù)，同時(shí)為進(jìn)一步了解發(fā)動(dòng)機(jī)葉片表面負(fù)荷分布提供可靠數(shù)據(jù)。
【專利說(shuō)明】一種在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下靜葉的動(dòng)應(yīng)力測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試技術(shù)，涉及發(fā)動(dòng)機(jī)葉片表面動(dòng)應(yīng)力測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代飛機(jī)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求越來(lái)越高，如高溫、高轉(zhuǎn)速、高推重比，同時(shí)要求高可靠性、長(zhǎng)壽命等。其中發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的可靠性與壽命是由葉片結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和表面壓力負(fù)荷及應(yīng)力的分布情況決定的。然而葉片在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下的動(dòng)測(cè)目前確很少進(jìn)行，原因是在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行動(dòng)測(cè)的條件很難實(shí)現(xiàn)。首先，如何找出葉片上的最大應(yīng)力點(diǎn)，如何布點(diǎn)才能既不影響葉片的應(yīng)力特性又能準(zhǔn)確的測(cè)出結(jié)果；其次，怎樣將應(yīng)變片準(zhǔn)確、牢固地粘貼在測(cè)點(diǎn)處以保證測(cè)試數(shù)據(jù)既滿足試驗(yàn)任務(wù)需求，又不會(huì)脫落給發(fā)動(dòng)機(jī)造成安全隱患；最后，應(yīng)變片的引線如何引出，如何確定零件上的引出孔位置及機(jī)匣上打孔的位置、如何打孔和密封等都是動(dòng)測(cè)試驗(yàn)所面臨的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出一種用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下導(dǎo)流葉片和靜子葉片的動(dòng)應(yīng)力測(cè)試方法，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)流葉片、靜子葉片進(jìn)行動(dòng)應(yīng)力測(cè)試。因應(yīng)變片直接粘貼在發(fā)動(dòng)機(jī)葉片上進(jìn)行動(dòng)測(cè)試驗(yàn)，所以測(cè)試數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確，信息完整，容易定量分析，可以為葉片裂紋、掉塊等故障分析提供依據(jù)，同時(shí)為進(jìn)一步了解發(fā)動(dòng)機(jī)葉片表面負(fù)荷分布提供可靠數(shù)據(jù)。
[0004]一種在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下靜葉的動(dòng)應(yīng)力測(cè)試方法，本方法包括以下步驟:
[0005]一、確定應(yīng)變片粘貼位置。利用模態(tài)試驗(yàn)和仿真計(jì)算給出導(dǎo)流葉片或靜子葉片實(shí)際約束條件下的應(yīng)力分布云圖，選取云圖上應(yīng)力分布的最大區(qū)域再結(jié)合所需分析葉片出現(xiàn)裂紋或掉塊缺陷問(wèn)題的實(shí)際部位，確定應(yīng)變片粘貼位置；
[0006]二、應(yīng)變片的粘貼固化。選擇軍品級(jí)中溫應(yīng)變片及相應(yīng)的膠粘劑，并按照膠粘劑相應(yīng)的粘貼方式將應(yīng)變片粘貼并可靠地固定，固定時(shí)，應(yīng)變片4涂高溫膠后，用涂有均勻高溫膠的布2壓住應(yīng)變片4，應(yīng)變片4導(dǎo)線也以同樣方法排布整齊定位固化。在布2上覆蓋上一張聚四氟乙烯薄膜3，在葉片5兩面各加墊一層2_厚的硅橡膠板1，之后將包墊好的葉片裝入凸夾緊板6、凹夾緊板7之中，夾緊時(shí)，擰緊螺栓，壓緊硅膠板I，使硅膠板I變形，保證各個(gè)點(diǎn)緊密貼合，應(yīng)變片4粘接牢靠，然后放入烘箱內(nèi)加溫固化。應(yīng)變片粘貼固化后需檢查應(yīng)變片的阻值及絕緣，若應(yīng)變片阻值或絕緣電阻不正確，則必須鏟除重新粘貼、固化；
[0007]三、應(yīng)變片導(dǎo)線的引出。應(yīng)變片粘貼在葉片的葉盆和葉背上后，應(yīng)變片的導(dǎo)線在葉片上也需按最短路徑排布整齊固化在葉面上，固化方法與應(yīng)變片相同，導(dǎo)流葉片在外軸頸與葉面相連處鉆孔，孔能引出導(dǎo)線即可，穿出導(dǎo)線后用硅膠密封；靜子葉片在葉片外底座與葉面連接處開(kāi)槽將導(dǎo)線引出，應(yīng)變片導(dǎo)線走線方向均按引出方向排布。按貼片葉片在發(fā)動(dòng)機(jī)上的安裝位置，在一對(duì)貼片葉片中間位置的機(jī)匣上鉆孔，一對(duì)貼片即一片貼在葉背，另一片貼在葉盆，安裝引線孔座，將引線穿出引線孔后，在孔中塞棉線并用環(huán)氧樹(shù)脂膠密封；
[0008]四、以上準(zhǔn)備工作就緒后即可開(kāi)始動(dòng)測(cè)試驗(yàn)，動(dòng)測(cè)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)全程測(cè)試，并采集測(cè)試數(shù)據(jù)，之后對(duì)所采集到的動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)進(jìn)行分析處理。
[0009]該方法將模態(tài)分析、仿真計(jì)算與動(dòng)應(yīng)力測(cè)試技術(shù)相結(jié)合，使發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下的動(dòng)測(cè)得以實(shí)現(xiàn)，測(cè)試數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，可真實(shí)的反應(yīng)葉片表面應(yīng)力的分布及變化情況，為分析葉片缺陷及故障問(wèn)題提供數(shù)據(jù)和依據(jù)，并為進(jìn)一步了解發(fā)動(dòng)機(jī)葉片表面負(fù)荷分布提供可靠數(shù)據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]附圖1為動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試分析系統(tǒng)框圖；
[0011]附圖2為葉片應(yīng)變片夾緊固化的夾緊工裝示意圖；其中:1.硅膠板；2.布；3.聚四氟乙烯薄膜；4.應(yīng)變片；5.葉片；6.凸夾緊板；7.凹夾緊板。
[0012]圖中電阻應(yīng)變片分別按要求粘貼在葉片的相應(yīng)位置上，并按照要求進(jìn)行加溫固化后，其引線通過(guò)中介機(jī)匣壁上的孔引出并接入動(dòng)態(tài)應(yīng)變調(diào)理系統(tǒng)的相應(yīng)通道上，信號(hào)采集與分析系統(tǒng)對(duì)應(yīng)變信號(hào)進(jìn)行預(yù)調(diào)平衡、采集、顯示、儲(chǔ)存及事后分析。測(cè)控系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)全程測(cè)試，并采集測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。
【具體實(shí)施方式】
[0013]一、確定應(yīng)變片粘貼位置。利用模態(tài)試驗(yàn)和仿真計(jì)算給出導(dǎo)流葉片或靜子葉片實(shí)際約束條件下的應(yīng)力分布云圖，選取云圖上應(yīng)力分布的最大應(yīng)力區(qū)域再結(jié)合所需分析葉片出現(xiàn)裂紋或掉塊等缺陷問(wèn)題的實(shí)際部位，確定應(yīng)變片粘貼位置，之后按確定的位置將應(yīng)變片分別粘貼在葉片的葉盆和葉背處；
[0014]二、應(yīng)變片的粘貼固化。由于葉片是安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣內(nèi)的，工作時(shí)機(jī)匣內(nèi)的溫度一般會(huì)接近200°C左右，另外還有較高的壓力和流速，所以應(yīng)變片的粘貼必須牢固，否則如果在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中脫落會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)造成安全隱患。因此需選擇軍品級(jí)中溫應(yīng)變片及相應(yīng)的膠粘劑，并按照要求的粘貼方式將應(yīng)變片粘貼并可靠地固定，固定可采用如圖1所示工裝，應(yīng)變片4涂高溫膠后，用涂有均勻高溫膠的布2壓住應(yīng)變片4，應(yīng)變片4導(dǎo)線也以同樣方法排布整齊定位固化。在布2上覆蓋上一張聚四氟乙烯薄膜3 (為防止高溫膠粘牢硅膠板)，在葉片5兩面各加墊一層2_厚的硅橡膠板1，之后將包墊好的葉片裝入凸夾緊板6、凹夾緊板7之中，夾緊時(shí)，擰緊螺栓，壓緊硅膠板I，使硅膠板I變形，保證各個(gè)點(diǎn)緊密貼合，應(yīng)變片4粘接牢靠，然后放入烘箱內(nèi)加溫固化。加溫固化程序可按照應(yīng)變片及膠粘劑使用要求進(jìn)行。應(yīng)變片粘貼固化后需檢查應(yīng)變片的阻值及絕緣，若應(yīng)變片阻值或絕緣電阻(應(yīng)大于20兆歐)不正確，則必須鏟除重新粘貼、固化；軍品級(jí)中溫應(yīng)變片可選擇國(guó)產(chǎn)的BB120-4AA250(23)-G500 和 F-601 膠粘劑。
[0015]三、應(yīng)變片導(dǎo)線的引出。應(yīng)變片粘貼在葉片的葉盆和葉背上后，應(yīng)變片的導(dǎo)線在葉片上也需按最短走線距離排布整齊固化在葉面上(固化方法與應(yīng)變片相同)，導(dǎo)流葉片可在外軸頸與葉面相連處鉆孔(孔能引出導(dǎo)線即可，穿出導(dǎo)線后用硅膠密封)將導(dǎo)線引出；靜子葉片可在葉片外底座與葉面連接處開(kāi)槽將導(dǎo)線引出，應(yīng)變片導(dǎo)線走線方向均按引出方向排布。導(dǎo)線穿出葉片后還需穿過(guò)機(jī)匣才能引到發(fā)動(dòng)機(jī)腔體外進(jìn)行測(cè)試。按貼片葉片在發(fā)動(dòng)機(jī)上的安裝位置，在一對(duì)貼片葉片(即一片貼在葉背，另一片貼在葉盆)中間位置的機(jī)匣上鉆孔，安裝引線孔座，將引線穿出引線孔后，在孔中塞棉線并用環(huán)氧樹(shù)脂膠密封，以防機(jī)匣漏氣影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
[0016]以上準(zhǔn)備工作就緒后即可開(kāi)始動(dòng)測(cè)試驗(yàn)，動(dòng)測(cè)可采用如圖1所示測(cè)試系統(tǒng)。動(dòng)測(cè)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)全程測(cè)試，并采集測(cè)試數(shù)據(jù)，之后對(duì)所采集到的動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)進(jìn)行分析處理。數(shù)據(jù)分析時(shí)，首先對(duì)信號(hào)進(jìn)行必要的濾波、奇異點(diǎn)剔除等預(yù)處理，并按照發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行截?cái)?，之后?duì)發(fā)動(dòng)機(jī)不同的運(yùn)行轉(zhuǎn)速分別進(jìn)行時(shí)域統(tǒng)計(jì)分析。應(yīng)變平均值主要由發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)溫度及氣流靜壓分量等引起，反映葉片的靜應(yīng)變水平；應(yīng)變峰峰值主要由發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)及氣流動(dòng)壓分量等引起，反映葉片的動(dòng)變形；另外還需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)不同的運(yùn)行轉(zhuǎn)速分別進(jìn)行頻譜分析，給出各測(cè)點(diǎn)在不同轉(zhuǎn)速下譜分析的總均方根值。通過(guò)以上的測(cè)試與分析，可以準(zhǔn)確的確定出葉片應(yīng)力分布及最大應(yīng)力出現(xiàn)的位置，為葉片掉塊及缺陷引起的斷裂等現(xiàn)象提供數(shù)據(jù)和依據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下靜葉的動(dòng)應(yīng)力測(cè)試方法，其特征是，本方法包括以下步驟: 一、確定應(yīng)變片粘貼位置；利用模態(tài)試驗(yàn)和仿真計(jì)算給出導(dǎo)流葉片或靜子葉片實(shí)際約束條件下的應(yīng)力分布云圖，選取云圖上應(yīng)力分布的最大區(qū)域再結(jié)合所需分析葉片出現(xiàn)裂紋或掉塊缺陷問(wèn)題的實(shí)際部位，確定應(yīng)變片粘貼位置； 二、應(yīng)變片的粘貼固化；選擇軍品級(jí)中溫應(yīng)變片及相應(yīng)的膠粘劑，并按照膠粘劑相應(yīng)的粘貼方式將應(yīng)變片粘貼并可靠地固定，固定時(shí)，應(yīng)變片涂高溫膠后，用涂有均勻高溫膠的布?jí)鹤?yīng)變片，應(yīng)變片導(dǎo)線也以同樣方法排布整齊定位固化；在布上覆蓋上一張聚四氟乙烯薄膜，在葉片兩面各加墊一層2_厚的硅橡膠板，之后將包墊好的葉片裝入凸夾緊板、凹夾緊板之中，夾緊時(shí)，擰緊螺栓，壓緊硅膠板，使硅膠板變形，保證各個(gè)點(diǎn)緊密貼合，應(yīng)變片粘接牢靠，然后放入烘箱內(nèi)加溫固化；應(yīng)變片粘貼固化后需檢查應(yīng)變片的阻值及絕緣，若應(yīng)變片阻值或絕緣電阻不正確，則必須鏟除重新粘貼、固化； 三、應(yīng)變片導(dǎo)線的引出；應(yīng)變片粘貼在葉片的葉盆和葉背上后，應(yīng)變片的導(dǎo)線在葉片上也需按最短路徑排布整齊固化在葉面上，固化方法與應(yīng)變片相同，導(dǎo)流葉片在外軸頸與葉面相連處鉆孔，孔能引出導(dǎo)線即可，穿出導(dǎo)線后用硅膠密封；靜子葉片在葉片外底座與葉面連接處開(kāi)槽將導(dǎo)線引出，應(yīng)變片導(dǎo)線走線方向均按引出方向排布；按貼片葉片在發(fā)動(dòng)機(jī)上的安裝位置，在一對(duì)貼片葉片中間位置的機(jī)匣上鉆孔，一對(duì)貼片即一片貼在葉背，另一片貼在葉盆，安裝引線孔座，將引線穿出引線孔后，在孔中塞棉線并用環(huán)氧樹(shù)脂膠密封； 四、以上準(zhǔn)備工作就緒后即可開(kāi)始動(dòng)測(cè)試驗(yàn)，動(dòng)測(cè)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)全程測(cè)試，并采集測(cè)試數(shù)據(jù)，之后對(duì)所采集到的動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)進(jìn)行分析處理。
【文檔編號(hào)】G01L1/22GK103954384SQ201410171716
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】田慧清, 劉忠華, 張順利, 張振宇, 苗向, 馬英, 萬(wàn)東強(qiáng), 俞靜華 申請(qǐng)人:西安航空動(dòng)力股份有限公司