[發(fā)明專利]渦輪盤/葉片榫接高溫復合疲勞加載方法及其裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910076356.2
• 申請日: 2009-01-14
• 公開（公告）號: CN101464240A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設計）人: 王榮橋;胡殿印;侯貴倉;申秀麗
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1、一種渦輪盤/葉片榫接高溫復合疲勞加載裝置，其特征在于：該裝置由低周載荷上加力機構、低周載荷下加力機構、上傳力銷釘、下傳力銷釘、傳力主拉力板、左傳力頂板、右傳力頂板、傳力圓棒、葉片夾具、滾動軸承、滾動軸承、壓緊螺栓、壓緊螺栓、高周載荷傳遞板、高頻感應加溫圈、激振器組成；低周載荷上加力機構與傳力主拉力板通過上傳力銷釘相連；傳力主拉力板與傳力圓棒通過一對滾動軸承相連；左、右傳力頂板的下端套裝在傳力圓棒上，上端與葉片夾具的承力凸耳通過一對滾動軸承連接；每個承力凸耳分成兩半，分別與葉片夾具上、下兩片鑄成一體；葉片夾具的上、下兩片內(nèi)腔分別按試驗渦輪葉片的葉盆和葉背型面數(shù)據(jù)進行精確的數(shù)控加工，并通過四個壓緊螺栓與渦輪葉片進行連接；渦輪盤通過下傳力銷釘與低周載荷下加力機構相連，低周載荷下加力機構固定在疲勞試驗機上；高周載荷傳遞板通過六個壓緊螺栓與葉片夾具相連；激振器位于高周載荷傳遞板的上方一側(cè)。

2、一種渦輪盤/葉片榫接高溫復合疲勞加載方法，通過改變低周載荷的傳遞路線，將低周載荷的施力點后移，這樣在保證高頻振動小載荷順利傳遞到榫接并沿各榫齒合理分布應力的同時，解決了高低周載荷的相互干擾問題；高溫復合疲勞載荷是在低周載荷基礎上疊加高周載荷譜，高、低周載荷同時施加，且在試驗開始前先進行加溫并保持40分鐘；其特征在于：該方法具體步驟如下：

(1)高溫的施加：

加溫系統(tǒng)主要由高頻感應加熱爐、指針式電位差毫伏計、熱電偶、計算機系統(tǒng)等組成；采用高頻感應加熱器，在輪盤試驗榫槽周圍局部加熱，熱電偶測溫；使用該方法，在工作電壓電流不大的情況下，十分鐘即可加至550℃±10℃，并保持恒溫，沿榫槽厚度方向基本上無溫度梯度；防止高頻感應加熱爐在加溫一段時間后出現(xiàn)電壓電流漂移造成加溫不穩(wěn)定的現(xiàn)象，建立了一套自動加溫系統(tǒng)，實現(xiàn)由微機進行溫度控制；熱電偶輸出溫度信號由放大器后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，由計算機進行數(shù)據(jù)采集，運算處理后輸出偏差量，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換、放大器放大后，控制高頻爐的溫度輸出調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使高頻爐的功率輸出在程序設定的數(shù)值附近變化，從而使試件上的溫度控制在試驗要求的溫度范圍內(nèi)；目前的控制精度為±5-10℃，高頻率的最高功率輸出為60KW；

(2)低周載荷的施加：

低頻離心大載荷由可進行發(fā)動機渦輪盤全尺寸低周疲勞試驗的菲力輪試驗器產(chǎn)生，計算機中的程序控制電液伺服閥，通過試驗器上的液壓作動筒同步加載到低周載荷加力機構上，而后通過傳力頂板和葉片夾具上的承力凸耳、傳力主拉力板和傳力圓棒上的兩對滾動軸承推加到葉片夾具上，利用葉片夾具和渦輪葉片型面襯片間的摩擦力傳遞到渦輪葉片上，從而順利傳遞到渦輪盤/葉片榫接處；采用多個液壓缸對渦輪盤進行多軸同步加載，模擬渦輪盤實際工作狀態(tài)；試驗器可對直徑不超過500mm的輪盤進行試驗，至多可安裝38個作動筒，每個作動筒均可施加0-100KN無級可調(diào)的載荷，位置可在360度范圍內(nèi)任意確定；電液伺服系統(tǒng)是實時控制改變液壓載荷的主要部件，用計算機控制可實現(xiàn)梯形波、三角波等載荷譜波形；該系統(tǒng)的額定壓力210Kg/cm²，流量Q＝60L/min，供油掛力范圍0-210Kg/cm²，額定電流I＝±30mA，頻率特性小于60Hz，流量允差±10％Q，要求供油過濾精度10-15μm；

(3)高周載荷的施加：

高頻振動小載荷由電磁激振器提供，包括50Hz和100Hz兩種頻率，用變頻器實現(xiàn)不同振動頻率的改變；激振點距渦輪葉片根部約255mm，激振點處的全振幅用ZZF6-1型電渦流式位移振幅測量儀測定；振動頻率為50Hz時保持激振器間隙為8mm，這時，激振點全振幅為5mm；振動頻率為100Hz時保持間隙為4mm，激振點全振幅為2.5mm；這樣，振動載荷通過高周載荷傳遞板施加到葉片夾具上，從而順利地傳到渦輪盤/葉片的榫接處；標定結果表明兩種頻比下傳至榫槽第一榫齒上的振動載荷基本相同。