一種鈦合金燃燒試驗件結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實用新型屬于航空發(fā)動機領(lǐng)域，涉及一種摩擦法鈦合金燃燒試驗件結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
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[0002]航空發(fā)動機壓氣機發(fā)生鈦火故障主要原因是壓氣機轉(zhuǎn)靜子構(gòu)件相互碰磨，在壓氣機高溫、高壓和高流速條件下發(fā)生鈦合金燃燒，燒毀發(fā)動機。鈦合金摩擦燃燒試驗方法模擬了發(fā)動機壓氣機鈦合金轉(zhuǎn)、靜子構(gòu)件之間因碰磨產(chǎn)生鈦火過程，可用于研宄鈦合金燃燒條件及防治措施。
[0003]摩擦法實現(xiàn)鈦合金燃燒的試驗件結(jié)構(gòu)在俄羅斯和我國(我國引進了俄羅斯試驗設(shè)備，沿用其試驗件結(jié)構(gòu))采用，轉(zhuǎn)子試驗件為錐型平板結(jié)構(gòu)，靜子試驗件為帶孔的平板結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子件錐尖與靜子件的孔對偶碰磨，摩擦產(chǎn)生熱量，在補給氧氣作用下摩擦熱引發(fā)試驗件發(fā)生燃燒。錐型結(jié)構(gòu)試驗件線速度小，摩擦生成熱量小，需要在補給氧氣作用下才能發(fā)生燃燒，同時錐型結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在摩擦處產(chǎn)生較大的應(yīng)力。補給氧氣的環(huán)境和較大的應(yīng)力與真實發(fā)動機壓氣機發(fā)生鈦火的空氣環(huán)境和摩擦受力狀態(tài)差異很大，研宄成果不能直接工程應(yīng)用于航空發(fā)動機。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004](I)發(fā)明目的:
[0005]設(shè)計一種摩擦法鈦合金燃燒試驗件結(jié)構(gòu)，模擬發(fā)動機壓氣機轉(zhuǎn)靜子構(gòu)件碰磨，使摩擦部位具有較大的線速度、產(chǎn)生較大的摩擦熱，提高試驗件溫度，再現(xiàn)模擬壓氣機環(huán)境下的鈦合金燃燒故障，以便開展鈦合金燃燒特點及防治等研宄。
[0006]本實用新型提供了一種鈦合金燃燒試驗件結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括環(huán)件結(jié)構(gòu)(I)和平面件結(jié)構(gòu)(2)，
[0007]環(huán)件結(jié)構(gòu)包括摩擦環(huán)(1-1)和安裝座(1-2)，摩擦環(huán)為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，摩擦環(huán)固定于安裝座正上方，安裝座通過緊固件連接到實驗設(shè)備上，
[0008]平面件結(jié)構(gòu)包括摩擦面(2-1)和固定座(2-2)，摩擦面為平面結(jié)構(gòu)，摩擦面固定于固定座正上方，固定座通過緊固件連接到實驗設(shè)備上
[0009]摩擦環(huán)(1-1)與摩擦面(2-1)在空間內(nèi)正對布置，實現(xiàn)摩擦環(huán)(1-1)與摩擦面(2-1)的接觸摩擦生熱。
[0010]進一步的，摩擦環(huán)采用雙層環(huán)狀結(jié)構(gòu)，包括摩擦外環(huán)(1-1-1)和摩擦內(nèi)環(huán)(1-1-2)，在摩擦外環(huán)(1-1-1)和摩擦內(nèi)環(huán)(1-1-2)之間形成空腔。摩擦外環(huán)(1-1-1)和摩擦內(nèi)環(huán)(1-1-2)同時與摩擦面(2-1)摩擦生熱，外部環(huán)境被摩擦外環(huán)(1-1-1)阻擋，減少散熱，利于摩擦內(nèi)環(huán)(1-1-2)和空腔氣體溫度上升。
[0011]進一步的，摩擦環(huán)(1-1)上設(shè)有缺口，利于摩擦環(huán)(1-1)內(nèi)部氧氣補充。
[0012]進一步的，摩擦外環(huán)(1-1-1)和摩擦內(nèi)環(huán)(1-1-2)的高度不一致。摩擦內(nèi)環(huán)(1-1-2)半徑小于摩擦外環(huán)(1-1-1)，同等條件下與摩擦面(2-1)摩擦生熱量小，當(dāng)摩擦內(nèi)環(huán)(1-1-2)高于摩擦外環(huán)(1-1-1)，則摩擦內(nèi)環(huán)(1-1-2)先與摩擦面(2-1)摩擦生熱積累熱量。
[0013]進一步的，摩擦環(huán)(1-1)環(huán)高相對于安裝座(1-2)呈波浪形，可實現(xiàn)摩擦環(huán)(1-1)與摩擦面(2-1)局部碰磨。
[0014]進一步的，摩擦面(2-1)與摩擦環(huán)(1-1)端面對應(yīng)的位置設(shè)有部分凸起，可實現(xiàn)摩擦面(2-1)與摩擦環(huán)(1-1)局部碰磨。
[0015]摩擦法鈦合金燃燒試驗件結(jié)構(gòu)技術(shù)方案，由轉(zhuǎn)子試驗件和靜子試驗件組成。試驗件模擬發(fā)動機轉(zhuǎn)靜子結(jié)構(gòu)，設(shè)計為雙環(huán)結(jié)構(gòu)和圓盤結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)靜子試驗件安裝座相同，可相互調(diào)換，分別模擬不同的碰磨形式；設(shè)備允許條件下靜子件可反向旋轉(zhuǎn)，進一步提高摩擦線速度。雙環(huán)結(jié)構(gòu)和圓盤結(jié)構(gòu)摩擦副具有更好的剛度，接觸外徑及接觸面積大，線速度高，可持續(xù)碰磨；轉(zhuǎn)子件高速旋轉(zhuǎn)與靜子件碰磨生熱，雙環(huán)與圓盤碰磨具有兩處熱源，使試驗件快速升溫，在模擬壓氣機的的高溫、高壓、高流速環(huán)境下再現(xiàn)鈦合金燃燒。
[0016]a)設(shè)計的新型模擬轉(zhuǎn)靜子結(jié)構(gòu)可互換，分別模擬發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片與靜子機匣、轉(zhuǎn)子鼓筒與靜子葉片的碰磨現(xiàn)象；
[0017]b)在模擬壓氣機環(huán)境下可實現(xiàn)鈦合金燃燒。
【附圖說明】
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[0018]圖1和圖2是本專利試驗件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是考慮進一步模擬葉片結(jié)構(gòu)形式。
[0020]圖4是本專利試驗件在試驗設(shè)備上的位置關(guān)系。
【具體實施方式】
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[0021]假定圖1為轉(zhuǎn)子試驗件，圖2為靜子試驗件。
[0022]參閱附圖1和2，一種鈦合金燃燒試驗件結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括環(huán)件結(jié)構(gòu)I和平面件結(jié)構(gòu)2，
[0023]環(huán)件結(jié)構(gòu)包括摩擦環(huán)1-1和安裝座1-2，摩擦環(huán)為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，摩擦環(huán)固定于安裝座正上方，安裝座通過緊固件連接到實驗設(shè)備上，
[0024]平面件結(jié)構(gòu)包括摩擦面2-1和固定座2-2，摩擦面為平面結(jié)構(gòu)，摩擦面固定于固定座正上方，固定座通過緊固件連接到實驗設(shè)備上
[0025]摩擦環(huán)1-1端面與摩擦面2-1在空間內(nèi)正對布置。
[0026]進一步的，摩擦環(huán)采用雙層環(huán)狀結(jié)構(gòu)，包括摩擦外環(huán)1-1-1和摩擦內(nèi)環(huán)1-1-2，在摩擦外環(huán)1-1-1和摩擦內(nèi)環(huán)1-1-2之間形成空腔。
[0027]進一步的，摩擦環(huán)1-1上設(shè)有缺口。
[0028]進一步的，摩擦外環(huán)1-1-1和摩擦內(nèi)環(huán)1-1-2的高度不一致。
[0029]摩擦環(huán)1-1與摩擦面2-1在空間內(nèi)正對布置，實現(xiàn)摩擦環(huán)1-1與摩擦面2-1的接觸摩擦生熱。
[0030]進一步的，摩擦環(huán)采用雙層環(huán)狀結(jié)構(gòu)，包括摩擦外環(huán)1-1-1和摩擦內(nèi)環(huán)1-1-2，在摩擦外環(huán)1-1-1和摩擦內(nèi)環(huán)1-1-2之間形成空腔。摩擦外環(huán)1-1-1和摩擦內(nèi)環(huán)1-1-2同時與摩擦面2-1摩擦生熱，外部環(huán)境被摩擦外環(huán)1-1-1阻擋，減少散熱，利于摩擦內(nèi)環(huán)1-1-2和空腔氣體溫度上升。
[0031]摩擦環(huán)1-1上設(shè)有缺口，利于摩擦環(huán)1-1內(nèi)部氧氣補充。開缺口數(shù)量根據(jù)實際情況調(diào)整。
[0032]摩擦外環(huán)1-1-1和摩擦內(nèi)環(huán)1-1-2的高度不一致。摩擦內(nèi)環(huán)1-1-2半徑小于摩擦外環(huán)1-1-1，同等條件下與摩擦面2-1摩擦生熱量小，當(dāng)摩擦內(nèi)環(huán)1-1-2高于摩擦外環(huán)1-1-1，則摩擦內(nèi)環(huán)1-1-2先與摩擦面2-1摩擦生熱積累熱量。
[0033]摩擦環(huán)1-1環(huán)高相對于安裝座1-2呈波浪形，可實現(xiàn)摩擦環(huán)1-1與摩擦面2-1局部碰磨。
[0034]進一步的，摩擦面2-1上設(shè)有凸起，可實現(xiàn)摩擦面2-1與摩擦環(huán)1-1局部碰磨。
[0035]轉(zhuǎn)子試驗件在電機驅(qū)動下高速旋轉(zhuǎn)，保持軸向位置不動；靜子試驗件在推力作用下，沿軸向向轉(zhuǎn)子件移動直至碰磨產(chǎn)生摩擦熱，持續(xù)碰磨使轉(zhuǎn)靜子熱量逐漸累計，在模擬壓氣機的的高溫、高壓、高流速環(huán)境下再現(xiàn)鈦合金燃燒。
【主權(quán)項】
1.一種鈦合金燃燒試驗件結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括環(huán)件結(jié)構(gòu)(I)和平面件結(jié)構(gòu)(2)， 環(huán)件結(jié)構(gòu)包括摩擦環(huán)(1-1)和安裝座(1-2)，摩擦環(huán)為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，摩擦環(huán)固定于安裝座正上方，安裝座通過緊固件連接到實驗設(shè)備上， 平面件結(jié)構(gòu)包括摩擦面(2-1)和固定座(2-2)，摩擦面為平面結(jié)構(gòu)，摩擦面固定于固定座正上方，固定座通過緊固件連接到實驗設(shè)備上， 摩擦環(huán)(1-1)端面與摩擦面(2-1)在空間內(nèi)正對布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金燃燒試驗件結(jié)構(gòu)，其特征在于，摩擦環(huán)采用雙層環(huán)狀結(jié)構(gòu)，包括摩擦外環(huán)(1-1-1)和摩擦內(nèi)環(huán)(1-1-2)，在摩擦外環(huán)(1-1-1)和摩擦內(nèi)環(huán)(1-1-2)之間形成空腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金燃燒試驗件結(jié)構(gòu)，其特征在于，摩擦環(huán)(1-1)上設(shè)有缺□ O
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金燃燒試驗件結(jié)構(gòu)，其特征在于，摩擦外環(huán)(1-1-1)和摩擦內(nèi)環(huán)(1-1-2)的高度不一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金燃燒試驗件結(jié)構(gòu)，其特征在于，摩擦環(huán)(1-1)環(huán)高相對于安裝座(1-2)呈波浪形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金燃燒試驗件結(jié)構(gòu)，其特征在于，摩擦面(2-1)與摩擦環(huán)(1-1)端面對應(yīng)的位置設(shè)有部分凸起。
【專利摘要】本實用新型提供了一種鈦合金燃燒試驗件結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括環(huán)件結(jié)構(gòu)(1)和平面件結(jié)構(gòu)(2)，環(huán)件結(jié)構(gòu)包括摩擦環(huán)(1-1)和安裝座(1-2)，摩擦環(huán)為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，摩擦環(huán)固定于安裝座正上方，安裝座通過緊固件連接到實驗設(shè)備上，平面件結(jié)構(gòu)包括摩擦面(2-1)和固定座(2-2)，摩擦面為平面結(jié)構(gòu)，摩擦面固定于固定座正上方，固定座通過緊固件連接到實驗設(shè)備上，摩擦環(huán)(1-1)端面與摩擦面(2-1)在空間內(nèi)正對布置。
【IPC分類】G01N25-26, G01N1-28, G01M15-02
【公開號】CN204302212
【申請?zhí)枴緾N201420794779
【發(fā)明人】王標(biāo), 吳長波, 鐘燕, 周穩(wěn)靜, 邢鵬, 陳玉龍
【申請人】中國燃氣渦輪研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月15日