本發(fā)明涉及航空發(fā)動機實驗設備，具體為渦輪葉片試件安裝組件及斷裂轉速測量實驗裝置。

背景技術：

1、根據航空發(fā)動機適航規(guī)定(ccar-33-r2)，民用航空燃氣渦輪發(fā)動機需要進行整機包容性試驗，要求葉片自由脫落，為了降低安全風險，常采取葉片斷裂先于輪盤破裂的設計思路，當發(fā)動機發(fā)生故障渦輪超轉接近破裂轉速時，渦輪葉片首先發(fā)生大面積斷裂，使渦輪失去工作動力，轉速下降，減小斷裂零件的能量，提高機匣的包容系數，從而有效避免事故的發(fā)生；

2、在開展整機包容試驗前，須進行葉片的斷裂轉速測量試驗，對葉片的強度和結構進行分析和試驗驗證，以獲取其斷裂轉速和驗證其強度設計是否合理。

3、如授權公告號為cn213336787u的中國發(fā)明專利，公開了一種用于渦輪發(fā)動機機匣包容試驗的聯鎖觸發(fā)控制裝置。該裝置運用于渦輪發(fā)動機機匣包容試驗中，采用觸發(fā)線圈被切斷、振動超限和轉速突變三路信號聯鎖觸發(fā)控制高速相機保存錄像。試驗過程中，高速相機安裝在試驗腔底部，拍攝記錄葉片飛斷撞擊機匣的瞬態(tài)過程。在轉子轉速逐漸提升至目標轉速時試驗葉片斷裂飛出撞擊機匣，機匣的變形和劇烈振動使得纏繞在機匣外的觸發(fā)線圈切斷，同時葉片丟失后的轉子不平衡導致驅動軸振動突增超限，此外葉片丟失后發(fā)生的轉靜子碰摩產生極大的阻力導致轉子轉速突變超限，這三個條件滿足任一條件則聯鎖觸發(fā)控制裝置工作。

4、但是傳統(tǒng)的試驗裝置中缺少相對應的防護裝置，在進行試驗時，轉子的轉速會達到五位數，在葉片發(fā)生斷裂的瞬間，整個轉子系統(tǒng)由于受到突加不平衡處于失穩(wěn)狀態(tài)，柔性軸可能因突加不平衡量過大導致斷裂，致使整個轉子系統(tǒng)掉落，損壞試驗設備。

5、基于此，本發(fā)明設計了渦輪葉片試件安裝組件及斷裂轉速測量實驗裝置，以解決上述問題。

技術實現思路

1、為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：渦輪葉片試件安裝組件，包括倉體、穿設于倉體頂端的軸體以及固設于軸體底端的試件，通過所述軸體帶動試件在倉體內旋轉進行試驗，所述軸體包括位于倉體外的驅動軸和位于倉體內的安裝軸，所述試件固設于所述安裝軸底端，所述驅動軸用于連接動力源；所述試件包括轉子以及葉片，所述轉子固設于安裝軸底端，若干個所述葉片固設于所述轉子的外圓周面；所述倉體內固定安裝有限幅防墜部件，所述限幅防墜部件圍設在安裝軸的頂端用于在葉片斷裂時限制安裝軸的徑向位移以及在安裝軸與驅動軸分離后懸吊安裝軸。

2、作為本發(fā)明的進一步方案，所述倉體內腔為密閉腔體，使倉體內可形成真空環(huán)境。

3、作為本發(fā)明的進一步方案，所述限幅防墜部件包括固設于倉體內的限幅軸承以及防墜板，所述安裝軸穿設于所述限幅軸承中，通過所述限幅軸承限制安裝軸的徑向位移，所述防墜板開設有上下貫通的通孔，安裝軸穿設于防墜板開設的通孔中，并且安裝軸處于防墜板上方的部分軸向投影大于通孔的軸向投影，在安裝軸與驅動軸分離后，安裝軸上軸向投影超出通孔軸向投影的部分會與防墜板接觸以防止安裝軸掉落，所述倉體內腔固定設置有支撐架，所述限幅軸承以及防墜板均固設于支撐架靠近安裝軸的一側。

4、作為本發(fā)明的進一步方案，所述限幅軸承在倉體內設置至少兩個，安裝軸同時穿設于所有限幅軸承內，所述支撐架靠近安裝軸的一側固設有用于安裝限幅軸承的安裝座，限幅軸承固定設置于所述安裝座內并通過軸承定距套隔開，以增加限幅軸承對安裝軸的限制范圍。

5、作為本發(fā)明的進一步方案，所述安裝軸上固定設置有凸出于安裝軸外圓周面的接觸環(huán)，所述防墜板位于接觸環(huán)下方用于在安裝軸下墜時與接觸環(huán)底面相抵對安裝軸進行支撐，或者安裝軸外圓周面開設內凹的卡槽，所述防墜板置于卡槽中用于在安裝軸下墜時與卡槽頂面相抵支撐安裝軸。

6、作為本發(fā)明的進一步方案，所述防墜板開設的通孔為上寬下窄的圓錐形；所述接觸環(huán)底面的大小以及傾斜角度與通孔側壁相匹配，或者所述卡槽頂面的大小以及傾斜角度與通孔側壁相匹配。

7、渦輪葉片斷裂轉速測量實驗裝置，包含渦輪葉片試件安裝組件，還包括高速攝像系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及監(jiān)測系統(tǒng)，高速攝像系統(tǒng)設置于所述倉體的底部，通過倉體底部設置的可視區(qū)域觀測倉體內部的試件，照明系統(tǒng)用于對倉體內的試件進行照明，監(jiān)測系統(tǒng)用于監(jiān)測試件以及軸體的運行狀態(tài)，以觸發(fā)所述高速攝像系統(tǒng)。

8、作為本發(fā)明的進一步方案，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括位移傳感器和觸發(fā)線圈，位移傳感器設置于驅動軸外圍，用于監(jiān)測驅動軸因葉片斷裂產生的不平衡量而引發(fā)的振動；觸發(fā)線圈布設于所述倉體內腔側壁，斷裂的葉片會與倉體側壁上布設的觸發(fā)線圈接觸并切斷觸發(fā)線圈。

9、作為本發(fā)明的進一步方案，所述照明系統(tǒng)包括若干個固設于倉體內腔的照明燈，所述照明燈安裝于所述倉體內腔底部由下至上對試件進行照明。

10、作為本發(fā)明的進一步方案，所述倉體內固設有加溫爐，所述安裝軸穿設于所述加溫爐的頂端使安裝軸底部試件處于加溫爐內，通過所述加溫爐將試件溫度控制在模擬溫度，所述加溫爐整體采用石棉材質制作，所述加溫爐的底部采用耐高溫玻璃進行封閉。

11、本發(fā)明具有以下有益效果：

12、1、本發(fā)明通過在試驗器倉體內安裝限幅防墜部件，限幅防墜部件不僅可以限制安裝軸的徑向位移，降低驅動軸斷裂的概率，同時還能在驅動軸斷裂后對安裝軸進行懸吊，防止安裝軸墜落，有效保護了試驗設備，防止試驗設備被損壞，縮短了試驗設備的維護時間，在短時間內可持續(xù)進行試驗。

13、2、限幅防墜部件設置于安裝軸頂端，限幅防墜部件不會對試件的底部形成遮擋，在進行試驗時，位于試驗器倉體底部的高速相機可以拍攝到完整無遮擋的試驗畫面。

14、3、試驗器倉體為密封容器，可以通過真空泵使試驗器倉體內腔形成真空的環(huán)境，這樣在試驗時葉片就不會受到空氣的影響，在加工葉片時就可以省略葉片表面的型面，使得葉片的加工更加的簡單，在保證試驗結果可靠的前提下，可大幅縮減加工成本、縮短加工周期。

15、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

技術特征：

1.渦輪葉片試件安裝組件，包括倉體(1)、穿設于倉體(1)頂端的軸體以及固設于軸體底端的試件(2)，通過所述軸體帶動試件(2)在倉體(1)內旋轉，其特征在于：

2.根據權利要求1所述的渦輪葉片試件安裝組件，其特征在于：所述倉體(1)內腔為密閉腔體，使倉體(1)內可形成真空環(huán)境。

3.根據權利要求1所述的渦輪葉片試件安裝組件，其特征在于：所述限幅防墜部件包括固設于倉體(1)內的限幅軸承(41)以及防墜板(42)，

4.根據權利要求3所述的渦輪葉片試件安裝組件，其特征在于：所述限幅軸承(41)在倉體(1)內設置至少兩個，安裝軸(32)同時穿設于所有限幅軸承(41)內；

5.根據權利要求3所述的渦輪葉片試件安裝組件，其特征在于：所述安裝軸(32)上固定設置有凸出于安裝軸(32)外圓周面的接觸環(huán)(44)，所述防墜板(42)位于接觸環(huán)(44)下方用于在安裝軸(32)下墜時與接觸環(huán)(44)底面相抵對安裝軸(32)進行支撐，或者，

6.根據權利要求5所述的渦輪葉片試件安裝組件，其特征在于：

7.渦輪葉片斷裂轉速測量實驗裝置，包含權利要求1-6任意一條所述的渦輪葉片試件安裝組件，其特征在于，還包括：

8.根據權利要求7所述的渦輪葉片斷裂轉速測量實驗裝置，其特征在于，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括：

9.根據權利要求7所述的渦輪葉片斷裂轉速測量實驗裝置，其特征在于：所述照明系統(tǒng)包括若干個固設于倉體(1)內腔的照明燈(61)，所述照明燈(61)安裝于所述倉體(1)內腔底部由下至上對試件(2)進行照明。

10.根據權利要求7所述的渦輪葉片斷裂轉速測量實驗裝置，其特征在于：所述倉體(1)內固設有加溫爐(71)，所述安裝軸(32)穿設于所述加溫爐(71)的頂端使安裝軸(32)底部試件(2)處于加溫爐(71)內，通過所述加溫爐(71)將試件(2)溫度控制在模擬溫度；

技術總結
本發(fā)明公開了航空發(fā)動機實驗設備技術領域的渦輪葉片試件安裝組件及斷裂轉速測量實驗裝置，包括倉體、穿設于倉體頂端的軸體以及固設于軸體底端的試件，軸體包括位于倉體外的驅動軸和位于倉體內的安裝軸，試件固設于安裝軸底端，通過動力源驅動驅動軸以及安裝軸轉動，倉體內固定安裝有限幅防墜部件，試驗過程中，通過限幅防墜部件對安裝軸的徑向位移進行限制，降低驅動軸斷裂的概率，在驅動軸發(fā)生斷裂時，限幅防墜部件還能防止安裝軸墜落，防止安裝軸掉落后失控對倉體造成破壞，提升試驗的安全性，同時限幅防墜部件設置于安裝軸的頂端，試件安裝于安裝軸的底端，這樣限幅防墜部件就不會對試件形成遮擋，方便從底部對試件進行觀測。

技術研發(fā)人員：聶衛(wèi)健,鄧旺群,李概奇,劉飛春,王閣,劉文魁,童亞
受保護的技術使用者：中國航發(fā)湖南動力機械研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/8/20