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1、项目概况

某型散热风机叶片长度0.4米，工况下转速较高，为验证该型叶片强度设计的合理性，并为优化设计提供试验依据，需要做工况下叶片的应力应变试验。试验对象为旋转部件，为解决数据传输的问题，采用滑环连接应变数据线，并采用东方所高精度数据采集仪和应变测试分析软件得到了各关注点的主应力。

 

2、测试难点

2.1 风机为旋转设备，数据线难以连接

风机工况下转速分别为1225RPM、1275RPM，测点在风机叶片上，作为旋转设备，测点数据线的连接不能采用常规的接线方式处理。根据试验对象的特点，结合东方所丰富的工程经验，采用了定制的适用于高速旋转的滑环连接数据线进行数据传输，成功解决这个问题，如图1所示。叶片和应变测点在滑环的转动端一侧，数据采集仪和温度补偿片在滑环的固定端一侧。

                        图1 滑环安装

2.2 风机高速旋转时温度变化快，需考虑温度的影响

叶片上布置三个测点，每个测点采用90°三轴应变花进行测量，测量完毕进行应变花分析得到主应力，如图2所示。

为避免温升对测量结果的影响，应变桥路选择半桥的方式，每个应变花对应一个温度补偿片，温度补偿片粘贴在与被测对象相同的材料上，并放置在靠近叶片的位置固定，如图3所示。

                                图2 应变测点 

                            图3 应变工作片和补偿片固定牢固 

2.3 现场电磁干扰较大，难以获得理想的数据

试验现场为工厂加工车间，现场各种设备会产生较大的电磁干扰，会对测量数据产生影响，导致测量数据严重失真。为消除电磁干扰的影响采用东方所高动态范围、低本底噪声，并有防电磁干扰设计的高精度动态数据采集仪进行数据采集，可避免这一问题。

3、测试系统

3.1 分析软件

· DASP V11工程版平台软件

· DASP V11应变花分析软件

3.2 采集硬件

16通道24位INV3062V数据采集仪，内置应变调理模块

4、数据分析

4.1 工况1175RPM时，测点三应力分析

测点各方向在工况时受压应力，在大概-1070微应变附近上下波动，应变值比较稳定。

进行应变花分析，图6中所示光标处应变最大主应力-11.71MPa，最小主应力-11.21MPa，第四强度理论等效应力11.19MPa，切应力0.017MPa，最大主应力角度-19°。

图4 时域波形分析

 

图5 应变花分析设置

 

图6 应变花分析结果 

4.2 频谱分析

     由上述分析可知，在风机恒定转速下各测点受到比较稳定的压应力，应力幅值在小范围波动，对数据进行频谱分析可得到波动频率，以测点三为例，图7为测点三在1275RPM时的频谱，主频率为21.5Hz，是该转速的基频，其它为基频的倍频。

 

图7 频谱分析

5、试验结果

（1）测量旋转部件的应变、振动等信号，数据传输一向是个难题，本次试验采用定制的高速滑环很好的解决了这个问题，得到了准确的数据。

（2）采用东方所高精度数据采集仪和应变花分析软件，避免了电磁干扰的影响，经过试验得到了风机叶片在工况下的主应力，为验证设计参数和后续优化设计提供了试验依据。