一種渦輪葉片的高溫高周復(fù)合疲勞試驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種渦輪葉片的高溫高周復(fù)合疲勞試驗(yàn)平臺(tái)，包括電機(jī)，電機(jī)連接在底座上，電機(jī)輸出軸和軸套連接，擺桿連接在軸套上，支座和電機(jī)、擺桿之間留有空隙，鋼絲兩端分別與活節(jié)螺栓的頭部和支座上部中間位置的孔相連，活節(jié)螺栓尾部固定在振動(dòng)器上的靠近電機(jī)的一側(cè)，葉片安裝在振動(dòng)器的上部，電機(jī)做功輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)軸套兩端的擺桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使擺桿敲擊鋼絲產(chǎn)生與輸入功率以及轉(zhuǎn)速相關(guān)的一定大小和頻率的激振力，此激振力經(jīng)過(guò)活節(jié)螺栓傳到激振器，實(shí)現(xiàn)葉片和葉片榫槽座的振動(dòng)，另一方面，產(chǎn)生與彈簧鋼度成正比的阻尼力，從而控制激振器在相應(yīng)自由度上的高周激振力的振幅和頻率，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對(duì)激振力的振幅和頻率的可控，通用性較好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種渦輪葉片的高溫高周復(fù)合疲勞試驗(yàn)平臺(tái)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種疲勞試驗(yàn)平臺(tái)，具體涉及一種渦輪葉片的高溫高周復(fù)合疲勞試驗(yàn)
T D ο

【背景技術(shù)】
[0002]渦輪葉片的疲勞試驗(yàn)平臺(tái)廣泛應(yīng)用在航天航空等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)重型燃汽輪機(jī)葉片疲勞壽命的預(yù)測(cè)、評(píng)估和設(shè)計(jì)，消除對(duì)飛行的危害。目前渦輪葉片的疲勞試驗(yàn)平臺(tái)主要是高低周復(fù)合疲勞試驗(yàn)臺(tái)，葉片夾具設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，成本較高，靈活性較低，對(duì)單一的高周疲勞試驗(yàn)的適應(yīng)性差。以往葉片夾具均采用貼合設(shè)計(jì)，對(duì)于葉片不具有通用性，而且振動(dòng)控制方向單一，由于航空航天技術(shù)的發(fā)展，對(duì)高周疲勞壽命的預(yù)測(cè)，不僅有較好通用性的要求，而且對(duì)高周疲勞載荷提出了較高準(zhǔn)確度的要求。推力軸承和支架簡(jiǎn)化了葉片夾具的設(shè)計(jì)，也方便實(shí)驗(yàn)榫槽第一榫齒處的壽命。通過(guò)調(diào)節(jié)擺桿的長(zhǎng)度、拉伸彈簧的剛度和活節(jié)螺栓的長(zhǎng)度，就能很好地調(diào)節(jié)振幅以及激振力的大小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種渦輪葉片的高溫高周復(fù)合疲勞試驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)激振力的振幅和頻率的可控，通用性較好。
[0004]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種渦輪葉片的高溫高周復(fù)合疲勞試驗(yàn)平臺(tái)，包括電機(jī)1，電機(jī)I通過(guò)螺栓組10連接在底座11 一端的正中央位置，電機(jī)I輸出軸通過(guò)鍵3和軸套4連接，擺桿5通過(guò)螺紋對(duì)稱(chēng)安裝在軸套4上，支座2連接在電機(jī)I和擺桿5之間的底座11上，并和電機(jī)1、擺桿5之間留有空隙，鋼絲6兩端分別與活節(jié)螺栓7的頭部和支座2上部中間位置的孔相連，活節(jié)螺栓?尾部固定在振動(dòng)器9上的靠近電機(jī)I的一側(cè)，振動(dòng)器9通過(guò)螺栓組10連接在底座11的另一端中央，葉片8安裝在振動(dòng)器9的上部。
[0006]所述的振動(dòng)器9包括放置葉片8的葉片榫槽座12，葉片榫槽座12通過(guò)螺栓組10和上支座13相連，上支座13通過(guò)活節(jié)螺栓7、拉伸彈簧14和下支座15連接，下軸承座18通過(guò)支架19以及螺栓20連接在下支座15之上的凹槽中，上軸承座17位于上支座13下部的凹槽中，滾珠16在軸向方向與上軸承座17和下軸承座18相連，滾珠16在周向和徑向方向上與支架19相連接。
[0007]所述葉片榫槽座12是根據(jù)相應(yīng)的葉片隼部和對(duì)應(yīng)的鎳基合金材料配做。
[0008]本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0009]1、電機(jī)I可根據(jù)實(shí)際需要選用不同規(guī)格，也可以配用一個(gè)電機(jī)調(diào)速器，可自由調(diào)整電機(jī)輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速，從而改變輸入到振動(dòng)器9的激振力的大小。
[0010]2、通過(guò)活節(jié)螺栓7調(diào)整鋼絲6的剛度，以及調(diào)節(jié)擺桿5與鋼絲6的接觸長(zhǎng)度，可以很好地將電機(jī)I的功率轉(zhuǎn)化為激振器9的激振力。
[0011]3、上軸承座17、滾珠16和下軸承座18均為推力軸承標(biāo)準(zhǔn)件，易于選用和更換，激振力在此處轉(zhuǎn)換為激振器9的高周振動(dòng)?？赏ㄟ^(guò)更換螺栓20，限定上軸承座17的振動(dòng)幅度，即可限制激振力的最大的振幅在某一值。
[0012]4、葉片榫槽座12可根據(jù)葉片8的隼部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加工，更換方便，省去了復(fù)雜的葉片貼合式的夾具，通用性較好。
[0013]5、可將拉伸彈簧14更換為剛度和長(zhǎng)度不同的其他類(lèi)型拉伸彈簧，選用簡(jiǎn)單，即可改變對(duì)激振力施加的阻尼力的大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)激振力的振幅和頻率的可控。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明渦輪葉片的高溫高周復(fù)合疲勞試驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明振動(dòng)器9的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明中用于連接電機(jī)I和擺桿5的軸套4的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明擺桿5的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5為本發(fā)明中用于固定鋼絲的支座2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6為本發(fā)明中用來(lái)固定葉片8的葉片榫槽座12的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖7為本發(fā)明中用于連接上軸承座17并用來(lái)固定葉片榫槽座12的上支座13的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖8為本發(fā)明中用來(lái)連接上支座13和下支座15的軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖9為本發(fā)明中用來(lái)固定滾珠16和下軸承座18的支架19的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖10為本發(fā)明中用于固定下軸承座18的下支座15的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖11為本發(fā)明中用來(lái)固定振動(dòng)器9、電機(jī)I和支座2的底座11的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0026]如圖1所示，一種渦輪葉片的高溫高周復(fù)合疲勞試驗(yàn)平臺(tái)，包括電機(jī)1，電機(jī)I通過(guò)螺栓組10連接在底座11 一端的正中央位置，電機(jī)I輸出軸通過(guò)鍵3和軸套4連接，擺桿5通過(guò)螺紋對(duì)稱(chēng)安裝在軸套4上，支座2連接在電機(jī)I和擺桿5之間的底座11上，并和電機(jī)
1、擺桿5之間留有空隙，鋼絲6兩端分別與活節(jié)螺栓7的頭部和支座2上部中間位置的孔相連，活節(jié)螺栓7尾部固定在振動(dòng)器9上的靠近電機(jī)I的一側(cè)，振動(dòng)器9通過(guò)螺栓組10連接在底座11的另一端中央，葉片8安裝在振動(dòng)器9的上部。
[0027]如圖2所示，所述的振動(dòng)器9包括放置葉片8的葉片榫槽座12，葉片榫槽座12通過(guò)螺栓組10和上支座13相連，上支座13通過(guò)活節(jié)螺栓7、拉伸彈簧14和下支座15連接，下軸承座18通過(guò)支架19以及螺栓20連接在下支座15之上的凹槽中，上軸承座17位于上支座13下部的凹槽中，滾珠16在軸向方向與上軸承座17和下軸承座18相連，滾珠16在周向和徑向方向上與支架19相連接。
[0028]所述葉片榫槽座12是根據(jù)相應(yīng)的葉片隼部和對(duì)應(yīng)的鎳基合金材料配做，易于更換。
[0029]如圖3所示，軸套4的鍵槽與電機(jī)I的輸出軸通過(guò)與鍵3的過(guò)盈配合連接，同時(shí)軸套4的對(duì)稱(chēng)的凸臺(tái)上的螺紋孔與擺桿5通過(guò)螺紋連接，輸出電機(jī)I的扭矩。
[0030]如圖4所示，擺桿5通過(guò)其一端的螺紋與軸套4相連接，另一端為半球狀與鋼絲6接觸，將扭矩轉(zhuǎn)化為激振力輸入到鋼絲6中，并且擺桿5有不同長(zhǎng)度和直徑，通過(guò)調(diào)節(jié)螺紋旋合長(zhǎng)度和選用不同長(zhǎng)度的擺桿5可調(diào)節(jié)激振力的大小。
[0031]如圖5所示，第一支座2底部對(duì)稱(chēng)分布的螺栓孔，通過(guò)螺栓組10與底座11相連，第一支座2頂部的孔用于連接鋼絲6，輸入電機(jī)的激振力，調(diào)節(jié)與其相連的鋼絲6的剛度即可調(diào)節(jié)激振力的大小，同時(shí)，可調(diào)節(jié)拉伸彈簧14的剛度和活節(jié)螺栓7的長(zhǎng)度協(xié)同調(diào)節(jié)激振力的大小和頻率。
[0032]如圖6所示，葉片8上部為與葉片隼部對(duì)應(yīng)的榫槽，下部圓形座對(duì)稱(chēng)均布著螺栓孔，與上支座13通過(guò)螺栓組10相連。
[0033]如圖7所示，上支座13的上部圓盤(pán)上周向均布著與活節(jié)螺栓7連接的螺紋孔和與螺栓組10相連的螺栓孔，上支座13的上部圓盤(pán)側(cè)面為帶螺紋孔的平臺(tái)，與活節(jié)螺栓7相連，上支座13的下部圓盤(pán)端面對(duì)稱(chēng)分布螺紋孔，上支座13的下部圓盤(pán)凹槽深度比上軸承座厚度小，凹槽底面上對(duì)稱(chēng)分布螺紋孔，用于拆卸上軸承座17。
[0034]如圖8所示，上軸承座17由上支座13的下端凹槽固定，其下端與滾珠16相連，下軸承座18由下支座15的上端凹槽固定，其上端與滾珠16相連，軸承座18的上端由支架19通過(guò)螺栓20與下支座15相連而固定。滾珠16的周向和徑向方向由支架19約束,其軸向方向由上支座13和下支座15約束。
[0035]如圖9所示，第二支架19的對(duì)稱(chēng)分布的圓孔用于限定滾珠16的周向和徑向位置，圓孔與滾珠16間留有間隙，下惻是對(duì)稱(chēng)均布的凸臺(tái)，凸臺(tái)上開(kāi)有螺栓孔，通過(guò)螺栓20連接下支座15，將下軸承座18固定在下支座15的凹槽內(nèi)。
[0036]如圖10所示，下支座15的上端圓盤(pán)凹槽的深度比下軸承座18的厚度小，圓盤(pán)外端面對(duì)稱(chēng)均布的螺紋孔，用于固定下軸承座18，凹槽內(nèi)對(duì)稱(chēng)分布的螺紋孔用于拆卸軸承座18，凹槽用于在徑向和軸向約束下軸承座18，此下支座15的下端圓盤(pán)對(duì)稱(chēng)分布螺栓孔和螺紋孔。
[0037]如圖11所示，底座11的左側(cè)有對(duì)稱(chēng)均布圓形的螺栓孔和較大的圓孔，通過(guò)螺栓組10與振動(dòng)器9連接，中間的方形通孔為擺桿5的預(yù)留空間，方形通孔的兩側(cè)為對(duì)稱(chēng)均布方形的螺栓孔，通過(guò)螺栓組10與第一支座2相連，底座11的右側(cè)為對(duì)稱(chēng)均布方形的螺栓孔，通過(guò)螺栓組10與電機(jī)I相連接。
[0038]本發(fā)明的工作原理為:
[0039]電機(jī)I做功輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，通過(guò)鍵3帶動(dòng)軸套4轉(zhuǎn)動(dòng)，位于軸套4上兩端的擺桿5 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使擺桿5敲擊鋼絲6產(chǎn)生與輸入功率以及轉(zhuǎn)速相關(guān)的一定大小和頻率的激振力，此激振力經(jīng)過(guò)活節(jié)螺栓7傳到激振器9，由上支座13傳入上軸承座17，在滾珠16處激振力轉(zhuǎn)化為激振器9的單向往復(fù)振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)葉片8和葉片榫槽座12的振動(dòng)。另一方面，經(jīng)過(guò)活節(jié)螺栓7傳到激振器9的激振力，由上支座13經(jīng)過(guò)活節(jié)螺栓7，傳入拉伸彈簧14上，產(chǎn)生與彈簧鋼度成正比的阻尼力，從而控制激振器在相應(yīng)自由度上的高周激振力的振幅和頻率，此控制相當(dāng)于改變了平臺(tái)的阻尼，實(shí)現(xiàn)高周激振力的可控，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)渦輪葉片的復(fù)合疲勞試驗(yàn)的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種渦輪葉片的高溫高周復(fù)合疲勞試驗(yàn)平臺(tái)，包括電機(jī)(I)，其特征在于:電機(jī)(I)通過(guò)螺栓組(10)連接在底座(11) 一端的正中央位置，電機(jī)(I)輸出軸通過(guò)鍵(3)和軸套(4)連接，擺桿(5)通過(guò)螺紋對(duì)稱(chēng)安裝在軸套(4)上，支座(2)連接在電機(jī)(I)和擺桿(5)之間的底座(11)上，并和電機(jī)(I)、擺桿(5)之間留有空隙，鋼絲(6)兩端分別與活節(jié)螺栓(7)的頭部和支座(2)上部中間位置的孔相連，活節(jié)螺栓(7)尾部固定在振動(dòng)器(9)上的靠近電機(jī)(I)的一側(cè)，振動(dòng)器(9)通過(guò)螺栓組(10)連接在底座(11)的另一端中央，葉片(8)安裝在振動(dòng)器(9)的上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪葉片的高溫高周復(fù)合疲勞試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于:所述的振動(dòng)器(9)包括放置葉片⑶的葉片榫槽座(12)，葉片榫槽座(12)通過(guò)螺栓組(10)和上支座(13)相連，上支座(13)通過(guò)活節(jié)螺栓(7)、拉伸彈簧(14)和下支座(15)連接，下軸承座(18)通過(guò)支架(19)以及螺栓(20)連接在下支座(15)之上的凹槽中，上軸承座(17)位于上支座(13)下部的凹槽中，滾珠(16)在軸向方向與上軸承座(17)和下軸承座(18)相連，滾珠(16)在周向和徑向方向上與支架(19)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種渦輪葉片的高溫高周復(fù)合疲勞試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于:所述葉片榫槽座(12)是根據(jù)相應(yīng)的葉片隼部和對(duì)應(yīng)的鎳基合金材料配做。
【文檔編號(hào)】G01N3/38GK104330317SQ201410605933
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】耿海鵬, 周西鋒, 盧明劍, 虞烈 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)