[發(fā)明專利]高溫高速防鈦火材料特性測(cè)試試驗(yàn)機(jī)及試驗(yàn)方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310076978.1
• 申請(qǐng)日: 2013-03-11
• 公開（公告）號(hào): CN103149149A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于月光;宣海軍;任先京;沈婕;國俊豐;章德銘;孫建剛;張娜;李國強(qiáng);劉建明;楊永祺;魯秋源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京礦冶研究總院;浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01N19/06
• 分類號(hào): G01N19/06
• 代理公司: 北京凱特來知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮(zhèn)勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種防鈦火材料特性測(cè)試試驗(yàn)設(shè)備，尤其涉及一種高溫高速防鈦火材料特性測(cè)試試驗(yàn)機(jī)及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

作為先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的動(dòng)力裝置，要達(dá)到高單位推力、不加力超聲速巡航、提供矢量推力的飛機(jī)非常規(guī)機(jī)動(dòng)能力要求，高推重比（推力重量比10左右）是發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。而要發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)達(dá)到推重比10一級(jí)的技術(shù)要求，關(guān)鍵制約因素之一是結(jié)構(gòu)重量；民用發(fā)動(dòng)機(jī)也要求有低的重量，重量越低，飛機(jī)耗油率就越低，飛機(jī)使用成本也就隨之下降。

鈦合金由于具有高的比強(qiáng)度、抗蝕性和耐熱性等優(yōu)異性能而在航空發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。目前，世界上大約3/4鈦合金用于航空航天和軍工產(chǎn)品。我國先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)的動(dòng)力裝置，也不可避免地采用了大量的鈦合金，其中壓氣機(jī)部件的大部分零件就采用了鈦合金材料。但是，鈦及普通鈦合金存在致命的持續(xù)燃燒敏感問題，有容易著火燃燒的特性，會(huì)導(dǎo)致鈦火故障。著火的原因是：在沒有封嚴(yán)涂層或是機(jī)匣上的封嚴(yán)涂層磨穿情況下，葉片與機(jī)匣摩擦而著火。

現(xiàn)今先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)要求更高的推力，更輕的重量，發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)高壓壓氣機(jī)的溫度、壓力、氣流速度也就更高，轉(zhuǎn)、靜子間隙更小，發(fā)生鈦火的可能性也就越大。

目前，在防鈦火設(shè)計(jì)技術(shù)研究方面，為了降低鈦合金燃燒的幾率，降低鈦合金燃燒的損毀，國內(nèi)外根據(jù)已取得的研究成果，研究了多種防鈦火設(shè)計(jì)技術(shù)：

如：在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方面，轉(zhuǎn)、靜子部件由鈦-鈦結(jié)構(gòu)改為鈦-鋼結(jié)構(gòu)；在鈦合金表面涂覆阻燃涂層；增加轉(zhuǎn)子葉尖與機(jī)匣的間隙，等等。

針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)防鈦火的研究衍生出多種試驗(yàn)方法及相關(guān)設(shè)備：如早期的美國小型風(fēng)洞鈦火試驗(yàn)研究平臺(tái)，俄國的鈦火燃燒特性測(cè)試裝置等。但是它們的共同不足是與實(shí)際工況的高溫高速、大氣流壓力、高氣流量刮擦等方面還有很大距離。

有研究表明，當(dāng)刮擦線速度逐漸提高時(shí)，阻燃材料的阻燃機(jī)理會(huì)逐漸地轉(zhuǎn)變，特別在刮擦線速度超過100m/s時(shí)，而現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備不能良好地模擬實(shí)際裝置零件運(yùn)行環(huán)境下的刮擦特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能有效覆蓋真實(shí)工況下鈦火故障測(cè)試的高溫高速防鈦火材料特性測(cè)試試驗(yàn)機(jī)及試驗(yàn)方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的高溫高速防鈦火材料特性測(cè)試試驗(yàn)機(jī)，包括試驗(yàn)臺(tái)基座、驅(qū)動(dòng)部分、微進(jìn)給機(jī)構(gòu)、調(diào)壓試驗(yàn)艙、潤滑部分、模擬葉盤部分、氣體加熱器及控制部分；

所述試驗(yàn)臺(tái)基座包含驅(qū)動(dòng)部分基座和微進(jìn)給機(jī)構(gòu)基座；

所述模擬葉盤部分包括輪盤，所述輪盤的邊緣部位設(shè)有試驗(yàn)葉片，所述輪盤的邊緣部位與所述模擬葉片相對(duì)的一側(cè)設(shè)有葉片配重；

所述微進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括精密絲杠傳動(dòng)部分，試樣工裝連接在所述精密絲杠傳動(dòng)部分，所述試樣工裝的夾持端正對(duì)所述輪盤的邊緣部位；

所述模擬葉盤部分置于所述調(diào)壓試驗(yàn)艙內(nèi)，所述氣體加熱器的出氣口與所述調(diào)壓試驗(yàn)艙的進(jìn)氣口連接，所述調(diào)壓試驗(yàn)艙的進(jìn)氣口正對(duì)刮擦試驗(yàn)位置。

本發(fā)明的上述的高溫高速防鈦火材料特性測(cè)試試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行刮擦試驗(yàn)的方法，包括步驟：

將對(duì)磨刮擦試樣安裝到試樣工裝上，調(diào)整試樣至適合的位置，并確定進(jìn)給動(dòng)作的原點(diǎn)；

操作控制部分電源，使得設(shè)備上電并保持，微進(jìn)給機(jī)構(gòu)水冷卻器工作并保持；

操作潤滑部分控制，使得潤滑部分正常運(yùn)轉(zhuǎn)并保持；

操作葉盤轉(zhuǎn)速控制，使得輪盤及模擬葉片升速至目標(biāo)轉(zhuǎn)速并保持；

操作氣體加熱器控制，使得調(diào)壓試驗(yàn)艙的壓力、氣體流量達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)值；

操作微進(jìn)給控制，使得對(duì)磨刮擦試樣以設(shè)定的進(jìn)給速率進(jìn)行徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；

通過調(diào)壓試驗(yàn)艙的監(jiān)控窗觀察試驗(yàn)過程，試驗(yàn)完成后，關(guān)閉各設(shè)備，拆卸模擬葉片及對(duì)磨刮擦試樣，對(duì)其模擬葉片和對(duì)磨刮擦試樣進(jìn)行測(cè)量，并記錄數(shù)據(jù)。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例中提供的高溫高速防鈦火材料特性測(cè)試試驗(yàn)機(jī)及試驗(yàn)方法，可以模擬真實(shí)工況下的對(duì)磨和刮擦，較好地用于鈦合金鈦火故障的機(jī)理，阻燃鈦合金阻燃機(jī)理及合金元素作用機(jī)理，阻燃涂層的作用機(jī)理，材料阻燃條件下的高溫強(qiáng)度研究和阻燃性能評(píng)價(jià)方法的研究。刮擦線速度在0～350m/s范圍內(nèi)，調(diào)壓倉內(nèi)壓力調(diào)節(jié)范圍0～5MPa，調(diào)壓倉空氣流量調(diào)節(jié)0～10kg/s，刮擦溫度環(huán)境在0～800℃范圍內(nèi)，刮擦碰摩入侵速率在1.5μm～2250μm范圍；能有效覆蓋真實(shí)工況下鈦火故障測(cè)試。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的高溫高速防鈦火材料性能測(cè)試試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；