【技术实现步骤摘要】
一种涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳试验装置及方法
本专利技术属于用于指示或测量工件特性的
,具体为一种涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳试验装置及方法。
技术介绍
榫接结构为航空发动机涡轮盘与叶片连接的主要形式之一,其结构几何复杂,在服役期间承受着高温、叶片离心力和切向空气阻力,以及复杂的热-机械交变载荷、高低周疲劳载荷,往往是发生疲劳破坏失效的重点区域。因此,开展榫接结构疲劳试验研究对防止结构失效,保证轮盘与叶片安全可靠运行,对航空发动机的结构完整性和可靠性具有重要意义。在设计疲劳试验时,需要考虑结构简化、加载因素对疲劳失效机理的影响,而这些因素全都是依靠各种疲劳试验装置来实现的。现有的榫接结构疲劳试验方法主要有基于材料标准试验件的单轴或多轴疲劳试验,基于菲力轮试验器等的模拟件台架试验。这些试验研究工作存在以下问题:进行了一定的简化,忽略榫接结构的倾斜角、曲率,采用简化的直线型模型,为了要求榫头/榫槽的两侧接触表面接触均匀、达到良好的装配对中性使用模拟叶片及夹具;夹持困难且非关键部位易先破坏;难以测量接触区域的应力状态、摩擦力和相对位移效损伤参量;夹具的夹持作用很难准确描述叶片离心力,同时,由于夹具夹持作用,很难达到叶片高周激振效果,即高低周载荷存在相互干涉,位移幅、接触压力、摩擦力等影响因素均不可控。这导致难以全面描述真实构件所承受的多轴应力状态,难以准确预测榫接结构的疲劳寿命,也因此没有公认的统一规范和标准。因而,对于涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳寿命预测,这些方法都或多或少存在预测能力差的问题。为此,需要通过开展高速旋转状态下榫 ...
【技术保护点】
1.一种涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳试验装置,其特征在于包括高速旋转试验系统、高周激振系统、微机测控系统、裂纹检测系统和高速滑环(17);所述高速旋转试验系统包括芯轴(10)、高速柔性轴(11)、转接段(1)、涡轮盘(2)和叶片(6);芯轴与高速柔性轴同轴安装,且两者内部设置有互相连通的油道,油道入口位于高速柔性轴的端部中心,油道贯穿高速柔性轴的轴心线并进入芯轴,油道在芯轴轴心线上开设一定长度后与位于芯轴侧壁上的油道出口连通;涡轮盘通过转接段安装在芯轴底端,可随芯轴转动;涡轮盘与叶片榫接固定;所述高周激振系统包括高频激振缸(7)、支架(8)、高频激振阀(14)、油箱及油泵(15);所述的支架(8)固定安装在芯轴(10)上;所述高频激振缸(7)一端固定在支架上,另一端与叶片刚性接触;所述的高频激振缸与布置在支架(8)上的油管(9)相连通,所述的油管(9)与设置在芯轴上的油道出口相连通;高速柔性轴(11)上的油道入口与外部油管密封连接,外部油管与油箱连接,外部油管上设有高频激振阀(14)和油泵(15);所述裂纹检测系统包括应变片(3)、压力传感器(4)、位移传感器(5)和高速摄像机 ...
【技术特征摘要】
1.一种涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳试验装置,其特征在于包括高速旋转试验系统、高周激振系统、微机测控系统、裂纹检测系统和高速滑环(17);所述高速旋转试验系统包括芯轴(10)、高速柔性轴(11)、转接段(1)、涡轮盘(2)和叶片(6);芯轴与高速柔性轴同轴安装,且两者内部设置有互相连通的油道,油道入口位于高速柔性轴的端部中心,油道贯穿高速柔性轴的轴心线并进入芯轴,油道在芯轴轴心线上开设一定长度后与位于芯轴侧壁上的油道出口连通;涡轮盘通过转接段安装在芯轴底端,可随芯轴转动;涡轮盘与叶片榫接固定;所述高周激振系统包括高频激振缸(7)、支架(8)、高频激振阀(14)、油箱及油泵(15);所述的支架(8)固定安装在芯轴(10)上;所述高频激振缸(7)一端固定在支架上,另一端与叶片刚性接触;所述的高频激振缸与布置在支架(8)上的油管(9)相连通,所述的油管(9)与设置在芯轴上的油道出口相连通;高速柔性轴(11)上的油道入口与外部油管密封连接,外部油管与油箱连接,外部油管上设有高频激振阀(14)和油泵(15);所述裂纹检测系统包括应变片(3)、压力传感器(4)、位移传感器(5)和高速摄像机;所述的应变片粘贴于发动机转子的榫槽端部,压力传感器安装在涡轮盘与叶片的榫接处,位移传感器粘贴于发动机转子的榫头根部,高速摄像机聚焦于涡轮盘与叶片的榫接处;所述的应变片(3)、压力传感器(4)、位移传感器(5)的信号通过设置在芯轴和高速柔性轴内部的导线与高速滑环的动环接线端(12)相连,高速滑环的静环接线端(13)通过导线与微机测控系统相连,高速滑环将高周激振系统、裂纹检测系统获取的检测信号传输至微机测控系统,并将微机测控系统的控制信号传输至高周激振系统;高速摄像机与微机测控系统相连传输所采集的图像。2.根据权利要求1所述的一种涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳试验装置,其特征在于所述支架包含若干条以芯轴轴心为中心、沿芯轴半径方向排布的支臂,所述的芯轴上设置与支臂数量相同、且位置正对支臂的油道出口,每一条支臂端部均安装一个高频激振缸,高频激振缸与对应的叶片刚性接触,每条支臂上均布置一条油管(9),油管(9)一端与高频激振缸相连,另一端与对应位置的油道出口相连。3.根据权利要求1所述的一种涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳试验装置,其特征在于所述的高频激振缸(7)上设有负载传感器,所述的负载传感器通过设置在芯轴和高速柔性轴内部的导线与高速滑环相连,通过高速滑环与微机测控系统电连接。4.根据权利要求3所述的一种涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳试验装置,其特征在于所述微机测控系统包括工控机和应变仪(16);所述工控机分别与高频激振阀(14)、负载传感器和...
【专利技术属性】
技术研发人员:宣海军,吴英龙,吴亚楠,陈传勇,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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