散熱器風機葉片應力測試案例

2019-09-05 09:54:29 閱讀次數:128

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摘要:某散熱器風機葉片需要做較高轉速的下應力應變試驗,驗證葉片強度設計的合理性。東方所采用滑環連接數據線的方式,解決了旋轉工況下應變數據難以傳輸的問題,經過試驗得到了關注點的應力數據。

關鍵詞:風機葉片,應力應變試驗,滑環



1、項目概況

某型散熱風機葉片長度0.4米,工況下轉速較高,為驗證該型葉片強度設計的合理性,并為優化設計提供試驗依據,需要做工況下葉片的應力應變試驗。試驗對象為旋轉部件,為解決數據傳輸的問題,采用滑環連接應變數據線,并采用東方所高精度數據采集儀和應變測試分析軟件得到了各關注點的主應力。

 


2、測試難點

2.1 風機為旋轉設備,數據線難以連接

風機工況下轉速分别為1225RPM1275RPM,測點在風機葉片上,作為旋轉設備,測點數據線的連接不能采用常規的接線方式處理。根據試驗對象的特點,結合東方所豐富的工程經驗,采用了定制的适用于高速旋轉的滑環連接數據線進行數據傳輸,成功解決這個問題,如圖1所示。葉片和應變測點在滑環的轉動端一側,數據采集儀和溫度補償片在滑環的固定端一側。


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                        圖1 滑環安裝


2.2 風機高速旋轉時溫度變化快,需考慮溫度的影響

葉片上布置三個測點,每個測點采用90°三軸應變花進行測量,測量完畢進行應變花分析得到主應力,如圖2所示。

為避免溫升對測量結果的影響,應變橋路選擇半橋的方式,每個應變花對應一個溫度補償片,溫度補償片粘貼在與被測對象相同的材料上,并放置在靠近葉片的位置固定,如圖3所示。


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                                圖2 應變測點 


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                            圖3 應變工作片和補償片固定牢固 


2.3 現場電磁幹擾較大,難以獲得理想的數據

試驗現場為工廠加工車間,現場各種設備會産生較大的電磁幹擾,會對測量數據産生影響,導緻測量數據嚴重失真。為消除電磁幹擾的影響采用東方所高動态範圍、低本底噪聲,并有防電磁幹擾設計的高精度動态數據采集儀進行數據采集,可避免這一問題。


3、測試系統

3.1 分析軟件

· DASP V11工程版平台軟件

· DASP V11應變花分析軟件

3.2 采集硬件

16通道24INV3062V數據采集儀,内置應變調理模塊



4、數據分析

4.1 工況1175RPM時,測點三應力分析

測點各方向在工況時受壓應力,在大概-1070微應變附近上下波動,應變值比較穩定。

進行應變花分析,圖6中所示光标處應變最大主應力-11.71MPa,最小主應力-11.21MPa,第四強度理論等效應力11.19MPa,切應力0.017MPa,最大主應力角度-19°。


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4 時域波形分析

 

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5 應變花分析設置

 

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6 應變花分析結果 



4.2 頻譜分析

     由上述分析可知,在風機恒定轉速下各測點受到比較穩定的壓應力,應力幅值在小範圍波動,對數據進行頻譜分析可得到波動頻率,以測點三為例,圖7為測點三在1275RPM時的頻譜,主頻率為21.5Hz,是該轉速的基頻,其它為基頻的倍頻。

 

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7 頻譜分析


5、試驗結果

1)測量旋轉部件的應變、振動等信号,數據傳輸一向是個難題,本次試驗采用定制的高速滑環很好的解決了這個問題,得到了準确的數據。

2)采用東方所高精度數據采集儀和應變花分析軟件,避免了電磁幹擾的影響,經過試驗得到了風機葉片在工況下的主應力,為驗證設計參數和後續優化設計提供了試驗依據。