某发动机台架1000Hz附近振动超标问题改进研究.docxVIP

PAGE \* MERGEFORMAT1 某发动机台架1000Hz附近振动超标问题改进研究 甄珍；肖自峰；王俊；黄有明 上海齐耀动力技术有限公司 摘要：针对某发动机台架1000Hz附近振动超标问题，开展了振动测试研究，明确了振动超标原因为机脚过渡梁连接结构局部共振放大了发动机的机脚振动响应，进行了模态试验研究，提出了过渡梁两端附加阻尼质量的改进方案，并完成现场整改。实测表明，发动机1/3倍频程中心频率1000Hz下振动加速度级降低了8dB，达到指标要求。 一．前言 某发动机振动加速度级在1/3倍频程中心频率1000Hz下振动超标约5dB，严重影响到了发动机的出厂。本文采用LMS软件及测试设备对发动机进行了振动测试，根据测试结果开展了针对性的模态试验研究，结合模态振型分析，提出在机脚过渡梁两端添加阻尼质量可以转移1000Hz附近共振频率和降低放大系数的有效方法，并完成现场整改，最终使发动机的振动指标达到了出厂要求。 二．振动测试研究 发动机单侧两机脚安装于同一机脚过渡梁上，机脚过渡梁通过四个减振垫弹性安装在试验台机架上，如图1所示。 主视图 (b) 俯视图 图1 发动机弹性安装示意图 发动机振动影响因素复杂，为减少改进研究的试验工作量，首先对振动超标发动机分别开展了振动谱、升速谱、考核点响应传函测试，以初步明确振动超标原因，为后续改进测试提供针对性方向。 图2为发动机典型的振动谱和考核点响应传函，图3为发动机典型的时间跟踪升速谱。 频响函数 — 振动谱 图2 机脚3振动率谱和传递函数图 图3 机脚3时间跟踪升速谱 由图2可得到，发动机1000Hz附近振动谱与响应传函峰值一致，这表明发动机存在1000Hz附近激励，且响应被放大；由图3可以得到，升速谱在1000Hz附近存在明显的大幅值共振带。图2与图3结果相互验证，基本可以定位发动机1/3倍频程中心频率1000Hz下振动加速度级超标的原因为机脚过渡梁连接结构1000Hz附近局部共振放大了发动机的机脚振动响应，下一步需开展针对性的模态测试研究，以提出适宜的改进措施。 三．过渡梁连接模态试验及整改验证 在确定了过渡梁连接结构在1000Hz附近存在局部模态后，对过渡梁连接进行了模态测试，测点位置如图4所示： 图4 测点位置图 图5 过渡梁连接结构在1000Hz频率附近的振型图 模态试验表明，机脚过渡梁与发动机机脚刚性连接1000Hz附近的局部模态频率为1120Hz，振型为翘翘板式，如图5所示。可以判断，该翘翘板式模态放大了发动机1000Hz附近的激励，导致发动机在1000Hz附近振动超标。 结合模态振型分析，认为机脚过渡梁两端添加阻尼质量是转移1000Hz附近共振频率和降低放大系数的有效方法。为此，用胶水在过渡块两端添加1kg的质量块并测试单点频响函数进行简单的验证，对比结果如图6。 过渡块未附加质量 — 过渡块添加质量块 图6 改进前后频响函数对比 结果表明添加1kg质量后，不仅质量使固有频率产生偏移，而且阻尼使峰值大幅度降低，减振效果明显。证明这种方法可行后，提出了在过渡梁两端增设螺栓压紧钢板叠片的改进措施，该措施通过钢板叠片连接增加了质量块阻尼，并可通过调整钢板叠片数量进行现场调整，如图7所示。 图7 优化后的过渡梁结构 根据现场调整结果，确定了过渡梁两端附加8片钢板叠片，质量共计3.1kg的改进方案，整改后的现场效果图如图8所示。 图8 整改后的现场效果图 改进前后的发动机振动加速度级差值如图9所示，可以看出，发动机在1/3倍频程中心频率1000Hz下的振动下降了8dB，且未带来次生振动超标频段，发动机的振动达到了指标要求。 图9发动机改进前后振动加速度级差值 四．总结 本文针对发动机台架1000Hz附近振动超标问题，开展了振动分析研究，通过响应测试明确了振动超标原因为机脚过渡梁连接结构局部共振放大了发动机的机脚振动响应，并结合模态试验结果，提出了过渡梁两端加阻尼质量的改进措施，简单验证方案的可行性后完成现场整改，使发动机在1/3倍频程中心频率1000Hz下振动降低了8dB，满足出厂指标要求。