渦輪葉片疲勞試驗介紹
渦輪發動機是飛機的動力源。要確保飛機安全，渦輪發動機的可靠性至關重要。渦輪發動機的故障分析揭示了渦輪葉片故障可能對發動機造成的災難性損壞，這取決于葉片的位置，從而使整架飛機都處于危險之中。渦輪葉片疲勞試驗可以幫助工程師研究和改進渦輪葉片的材料和設計。
渦輪葉片在惡劣條件下長時間工作。持續承受機械應變和高溫可能會導致疲勞累積，逐漸導致變形甚至裂紋。
因此，有必要在實驗室模擬渦輪機葉片的工作環境，以評估葉片是否能夠承受長期振動和高溫。
葉片類型
飛機渦輪結構通常包括壓縮機葉片和渦輪葉片。
飛機發動機的壓縮機葉片通常較長，在室溫下工作。葉片越大，第一共振頻率越低，通常在其失效前需要更長的時間進行測試。
渦輪葉片位于燃燒室中，在運行過程中處于高溫狀態。模擬地面試驗必須加熱被測裝置進行疲勞試驗。
測試系統
環境測試系統由三部分組成：
位移傳感器的選擇
必須使用非接觸式傳感器測量葉尖位移，以便其特性不會發生變化。激光位移傳感器是該應用的最佳選擇。根據激光傳感器放置的距離和要測量的最大位移，必須考慮以下規格。
- 測量范圍：可測量的最大峰值位移。它應該大于被測葉片的移動，但不能太大，以保持適當的測量分辨率。
- 測量范圍開始：從傳感器到測量目標的最小距離。
- 中檔：測量范圍的中點。它是傳感器和被測葉片之間的最佳距離。
- 測量范圍結束：從傳感器到測量目標的最大距離。
- 測量速率：應大于運動頻率的兩倍，以允許軟件檢測正確的頻率。
- 模擬輸出:一個必須具備的功能，允許用戶發送位移信號給Spider-80X振動控制儀。
激光位移傳感器的靈敏度由其測量范圍和模擬輸出范圍決定。
夾具的選擇
葉片夾具應根據其葉片尺寸和振動篩的插入模式進行設計。
- 選項1：兩個螺釘擰緊
- 選項2：添加外殼和一個螺釘的選項1
- 選項3：選項1，頂部添加一個螺釘
- 選項4：三個螺釘擰緊
找到最小夾具扭矩
- 試驗在環境溫度下進行。
- 將被測葉片和夾具安裝在振動臺上。
- 將振動臺上的加速計設置為控制裝置。
- 激光位移傳感器指向葉片尖端。
- 計算加速計和位移傳感器之間的傳遞函數（查找共振頻率）。
- 每個被測葉片在夾具上承受不同的扭矩。
- 進行多次正弦掃頻（低電平，5~10 g）以找到共振頻率。根據葉片的規格，選擇一個控制級別，以避免損壞被測葉片。
- 對于每個葉片，以不同的扭矩在同一水平上進行多次正弦掃頻。
- 記錄共振頻率和扭矩（從扭矩扳手讀取）。
- 測試3~5個葉片
- 繪制共振頻率（Hz）與扭矩（N*m或in*lb）的關系圖
圖中顯示共振頻率變為常數。與恒定共振頻率對應的最小扭矩為最小夾具扭矩。在進行渦輪葉片疲勞試驗之前，用戶應找到最小夾具扭矩。
晶鉆儀器為渦輪葉片疲勞測試提供完整的解決方案，包括模塊化振動控制器、升級軟件、無線和高通道數據采集以及應變測量。用戶可以在EDM云上遠程監控測試。