1、旋转机械的隐形挑战
在航空发动机、燃气轮机等高速旋转机械中,叶盘作为核心部件,其振动特性直接关系到设备的安全运行与性能表现。然而,传统测量方法受限于接触式传感器的安装与信号传输难题,难以在复杂工况下实现精准测量。
2、非接触激光多普勒定点跟踪技术
本文介绍基于旋转叶盘的非接触激光多普勒定点跟踪测试与振动分析,通过精确控制扫描系统中x、y振镜的偏转,实现了对旋转叶盘上任意定点的非接触式振动测量,为旋转机械的振动特性研究开辟了新途径。
图1 16 叶片叶盘及有限元模型(单位:mm)
3、实验流程
1) 准备阶段:搭建实验装置,包括转子系统、跟踪系统和激励系统的安装与调试。
图2 激光旋转跟踪测试试验方案
2) 测试阶段:启动转子系统,使旋转叶盘达到预定转速,同时启动跟踪系统和激励系统,采集振动信号。
3) 数据处理阶段:对采集到的振动信号进行预处理和频谱分析,提取振动特性参数。
图3 测点频响函数
4) 结果分析阶段:对比实验结果与仿真结果,评估实验方法的准确性和可靠性。
图4 不同转速下的叶盘模态频率
表1 静态叶盘仿真与试验模态特性对比
4、实验验证,效果显著
研究团队以16叶片旋转叶盘为对象,搭建了旋转跟踪测量系统,进行了不同转速下的同步跟踪测试。实验结果表明,激光跟踪测量方法不仅能准确捕捉到叶盘的振动特性,还能有效区分不同转速下的模态频率变化,与有限元仿真计算结果高度一致,频差控制在5%以内。
5、推荐配置:SMART Scan+振动测量仪
参考文献:刘翠红, 臧朝平, 张根倍. 2021. 旋转叶盘的非接触激光多普勒定点跟踪测试与振动分析[J]. 航空动力学报, 36(3): 477-487.