【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于接触刚度和接触阻尼测试，尤其涉及一种接触阻尼及接触刚度测试实验装置及方法。
技术介绍
1、根据汽轮发电机组的叶片事故情况统计分析，平均每次叶片事故所造成的直接经济损失达1000万元人民币，因此，对叶片的安全性和可靠性提出了愈来愈高的要求。叶片损坏的原因是多方面的，如果从发生的机理区分，60％-80％的损坏原因是振动。由此可见，若要提高汽轮机特别是大型汽轮机运行的可靠性，首先必须解决叶片的振动失效问题。针对叶片的减振研究中，叶片与叶盘接触面的接触刚度和接触阻尼的研究就是最复杂的问题之一，获取精确的接触刚度值可对涡轮叶片的减振升级改造方面提供理论基础和技术支撑，同时也具有重要的学术研究和工程应用价值。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种接触阻尼及接触刚度测试实验装置及方法，以解决上述问题，达到可以更便捷地对叶片-叶盘接触刚度进行直接测量，通过实验和仿真相结合的方法得到接触阻尼值，在获取阻尼系数的同时也能够对其进行仿真验证的目的。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种接触阻尼及接触刚度测试实验装置，包括：
3、固定组件，包括叶盘固定座，所述叶盘固定座用于固定连接被测叶盘结构件；
4、敲击组件，包括实验台，所述实验台的顶部铰接有垂直连接力杆的顶端，所述垂直连接力杆的底端设置有振动激励件，所述垂直连接力杆用于带动所述振动激励件向所述被测叶盘结构件的方向移动，所述振动激励件用于锤击所述被测叶盘结构件的侧壁；
6、上位机，所述上位机用于根据所述振动测量组件测得的信号得出相应阻尼衰减曲线。
7、优选的，所述叶盘固定座的侧壁顶部固定连接有凸台，所述凸台远离所述叶盘固定座的一侧水平固定连接有螺柱，所述螺柱贯穿所述被测叶盘结构件的中央，且所述螺柱远离所述凸台的一端可拆卸连接有大号锁紧螺母，所述大号锁紧螺母用于将所述被测叶盘结构件固定连接在所述叶盘固定座上。
8、优选的，所述振动激励件包括水平连接力杆，所述水平连接力杆的一端通过距离调节件与所述垂直连接力杆连接，所述水平连接力杆的另一端通过压力传感器固定连接有铜头，所述距离调节件用于调节所述铜头与所述被测叶盘结构件之间的距离。
9、优选的，所述距离调节件包括固定连接在所述垂直连接力杆底部的连接套，所述连接套的侧壁上螺纹连接有紧固螺栓，所述紧固螺栓的螺纹端位于所述连接套内，且所述紧固螺栓的螺纹端转动连接有弧形压板，所述水平连接力杆远离所述铜头的一端滑动连接在所述连接套的内壁和所述弧形压板之间。
10、优选的，所述振动测量组件包括固定连接在所述实验台上的激光测振仪和粘贴在所述被测叶盘结构件侧壁上的反光胶带，所述反光胶带与所述激光测振仪对应设置，还设置有数据信号采集仪，所述数据信号采集仪与所述激光测振仪电性连接。
11、一种接触阻尼及接触刚度测试实验方法，操作步骤包括：
12、将被测叶盘结构件固定在叶盘固定座上；
13、将垂直连接力杆拉起至与铅垂线方向呈第一角度的位置，释放垂直连接力杆，使振动激励件锤击被测叶盘结构件的侧壁，并通过振动测量组件和上位机运算得到阻尼衰减曲线a；
14、针对叶-盘的摩擦接触面建立基于界面连接接触模型的结构模态仿真模型，得到法向接触刚度、阻尼系数的关系曲线，通过调整接触仿真模型中阻尼系数的大小，得到与阻尼衰减曲线a相同的仿真曲线，从而获得新的阻尼系数值；
15、将垂直连接力杆拉起至与铅垂线方向呈第二角度的位置，释放垂直连接力杆，使振动激励件锤击被测叶盘结构件的侧壁，并通过振动测量组件和上位机运算得到阻尼衰减曲线b；
16、在更新了阻尼系数值的结构模态仿真模型下，建立叶-盘的摩擦面接触对，并计算其接触刚度；
17、通过调整接触对的阻尼系数值，得到与阻尼衰减曲线b相同的仿真曲线，此时对应接触对的阻尼系数值作为最终的测量结果。
18、优选的，接触刚度的计算公式为：
19、
20、其中，k为接触刚度，r是叶根拟半径值，e是叶根材料杨氏模量，u是叶根材料的泊松比，e2是叶盘榫槽材料的杨氏模量，u2是叶盘榫槽材料的泊松比。
21、优选的，第一角度为30度，即垂直连接力杆拉起至与铅垂线方向呈30度的位置，第二角度为60度，即垂直连接力杆拉起至与铅垂线方向呈60度的位置。
22、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
23、1.本专利技术的接触阻尼及接触刚度测试实验装置及方法可以更便捷地对接触刚度进行直接测量，不需要反复处理数据，通过实验和仿真相结合的方法得到接触阻尼值，在获取阻尼系数的同时也能够对其进行仿真验证。
24、2.本专利技术的测试实验装置工作原理简单、易于安装、可重复率高。
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1.一种接触阻尼及接触刚度测试实验装置，其特征在于,包括：
2.根据权利要求1所述的一种接触阻尼及接触刚度测试实验装置，其特征在于：所述叶盘固定座(3)的侧壁顶部固定连接有凸台(15)，所述凸台(15)远离所述叶盘固定座(3)的一侧水平固定连接有螺柱(16)，所述螺柱贯穿所述被测叶盘结构件(1)的中央，且所述螺柱远离所述凸台(15)的一端可拆卸连接有大号锁紧螺母(2)，所述大号锁紧螺母(2)用于将所述被测叶盘结构件(1)固定连接在所述叶盘固定座(3)上。
3.根据权利要求1所述的一种接触阻尼及接触刚度测试实验装置，其特征在于：所述振动激励件包括水平连接力杆(7)，所述水平连接力杆(7)的一端通过距离调节件与所述垂直连接力杆(8)连接，所述水平连接力杆(7)的另一端通过压力传感器(6)固定连接有铜头(5)，所述距离调节件用于调节所述铜头(5)与所述被测叶盘结构件(1)之间的距离。
4.根据权利要求3所述的一种接触阻尼及接触刚度测试实验装置，其特征在于：所述距离调节件包括固定连接在所述垂直连接力杆(8)底部的连接套(17)，所述连接套(17)的侧壁
5.根据权利要求1所述的一种接触阻尼及接触刚度测试实验装置，其特征在于：所述振动测量组件包括固定连接在所述实验台(10)上的激光测振仪(11)和粘贴在所述被测叶盘结构件(1)侧壁上的反光胶带(14)，所述反光胶带(14)与所述激光测振仪(11)对应设置，还设置有数据信号采集仪(12)，所述数据信号采集仪(12)与所述激光测振仪(11)电性连接。
6.一种接触阻尼及接触刚度测试实验方法，基于权利要求1所述的一种接触阻尼及接触刚度测试实验装置，其特征在于，操作步骤包括：
7.根据权利要求6所述的一种接触阻尼及接触刚度测试实验方法，其特征在于：接触刚度的计算公式为：
8.根据权利要求6所述的一种接触阻尼及接触刚度测试实验方法，其特征在于：第一角度为30度，即垂直连接力杆(8)拉起至与铅垂线方向呈30度的位置，第二角度为60度，即垂直连接力杆(8)拉起至与铅垂线方向呈60度的位置。
...【技术特征摘要】
1.一种接触阻尼及接触刚度测试实验装置，其特征在于,包括：
2.根据权利要求1所述的一种接触阻尼及接触刚度测试实验装置，其特征在于：所述叶盘固定座(3)的侧壁顶部固定连接有凸台(15)，所述凸台(15)远离所述叶盘固定座(3)的一侧水平固定连接有螺柱(16)，所述螺柱贯穿所述被测叶盘结构件(1)的中央，且所述螺柱远离所述凸台(15)的一端可拆卸连接有大号锁紧螺母(2)，所述大号锁紧螺母(2)用于将所述被测叶盘结构件(1)固定连接在所述叶盘固定座(3)上。
3.根据权利要求1所述的一种接触阻尼及接触刚度测试实验装置，其特征在于：所述振动激励件包括水平连接力杆(7)，所述水平连接力杆(7)的一端通过距离调节件与所述垂直连接力杆(8)连接，所述水平连接力杆(7)的另一端通过压力传感器(6)固定连接有铜头(5)，所述距离调节件用于调节所述铜头(5)与所述被测叶盘结构件(1)之间的距离。
4.根据权利要求3所述的一种接触阻尼及接触刚度测试实验装置，其特征在于：所述距离调节件包括固定连接在所述垂直连接力杆(8)底部的连接套(17)，所述连接套(17)的侧壁上螺纹连接有紧固螺栓(19)，所述紧固螺栓(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：温猛，荆建平，涂祺轩，葛福雨，吕启航，张润泽，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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