[發(fā)明專利]復(fù)雜結(jié)構(gòu)電磁感應(yīng)加熱線圈的設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310567798.3
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103561496A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王榮橋;劉華偉;胡殿印;申秀麗;樊江
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H05B6/40
• 分類號: H05B6/40
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 成金玉;孟卜娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用電磁感應(yīng)加熱復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)加熱線圈的設(shè)計(jì)方法，屬于航空發(fā)動機(jī)渦輪榫接等大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

航空發(fā)動機(jī)渦輪榫接等大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)對加熱線圈要求高的特點(diǎn)，但目前的加熱線圈的制作多為傳統(tǒng)的手工制作，電磁感應(yīng)加熱時(shí)加熱線圈形狀沒有嚴(yán)格要求。對于小件試驗(yàn)，加熱過程溫度梯度不明顯，這樣的線圈基本是可以滿足加溫要求。但對于大件試驗(yàn)，尤其是航空發(fā)動機(jī)渦輪榫接等形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，由于熱傳導(dǎo)的滯后性，加熱過程中溫度梯度明顯，因此對加熱線圈的要求比較高。航空發(fā)動機(jī)渦輪榫接由于故障多發(fā)，因此渦輪榫接的試驗(yàn)研究及試驗(yàn)定壽在渦輪研究中舉足輕重。航空發(fā)動機(jī)渦輪榫接工作在高溫環(huán)境中，只有高溫試驗(yàn)才有工程意義。受到渦輪榫接形狀及大小的限制，在渦輪榫接試驗(yàn)中多采用電磁感應(yīng)加熱。因此，加熱線圈的設(shè)計(jì)嚴(yán)重影響渦輪榫接試驗(yàn)效果。傳統(tǒng)的加熱線圈設(shè)計(jì)很難保證渦輪榫接均勻加熱。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)電磁感應(yīng)加熱線圈的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了對航空發(fā)動機(jī)渦輪榫接均勻加熱，保證了發(fā)動機(jī)渦輪榫接均溫的試驗(yàn)條件。

本發(fā)明技術(shù)解決方案：復(fù)雜結(jié)構(gòu)電磁感應(yīng)加熱線圈的設(shè)計(jì)方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下：

（1）制作針對發(fā)動機(jī)渦輪榫接結(jié)構(gòu)加熱線圈的工裝，所述加熱線圈工裝即加熱線圈的支撐，通過在工裝上纏繞保證加熱線圈的形狀；所述工裝設(shè)計(jì)了凸臺作為加熱線圈纏繞的起始位置，同時(shí)為保證所纏繞加熱線圈順利在工裝上拆卸，在凸臺上設(shè)計(jì)有四個(gè)斜槽；

（2）利用所述工裝所設(shè)計(jì)的加熱線圈實(shí)現(xiàn)對渦輪榫接均勻加熱，保證了發(fā)動機(jī)渦輪榫接均溫的試驗(yàn)條件。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：傳統(tǒng)的加熱線圈的制作方式很難滿足發(fā)動機(jī)渦輪榫接均勻溫度場的要求，本發(fā)明設(shè)計(jì)了針對發(fā)動機(jī)渦輪榫接結(jié)構(gòu)加熱線圈的工裝。航空發(fā)動機(jī)渦輪樅樹形榫接呈一齒最薄，逐齒加厚的形式。經(jīng)大量試驗(yàn)對比研究，當(dāng)加熱線圈邊界線與渦輪榫接中心線平行時(shí)，所制作加熱線圈加熱均勻度最優(yōu)。渦輪榫接軸向截面一般隨著半徑的增大而增大。經(jīng)大量試驗(yàn)對比研究，當(dāng)加熱線圈邊界線與渦輪榫接軸向截面外形平行時(shí)，所制作加熱線圈加熱均勻度最優(yōu)。所以本發(fā)明中的工裝設(shè)計(jì)了凸臺作為加熱線圈纏繞的起始位置，同時(shí)為保證所纏繞加熱線圈順利在工裝上拆卸，在凸臺上設(shè)計(jì)有四個(gè)斜槽；利用此工裝所設(shè)計(jì)的加熱線圈可以實(shí)現(xiàn)對渦輪榫接均勻加熱，保證了發(fā)動機(jī)渦輪榫接均溫的試驗(yàn)條件，為航空發(fā)動機(jī)渦輪榫接疲勞試驗(yàn)等的順利進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)，具有一定的工程意義。

附圖說明

圖1為榫接軸向截面圖；

圖2為榫接子午面；

圖3為榫接加熱線圈軸向效果圖；

圖4為榫接加熱線圈子午面效果圖；

圖5為本發(fā)明中加熱線圈工裝正視圖；

圖6為本發(fā)明中加熱線圈工裝左視圖；

圖7為本發(fā)明中加熱線圈工裝仰視圖。

圖中：1：加熱線圈右邊界線，2：加熱線圈左邊界線，3：渦輪榫接中心線，4：加熱線圈前邊界線，5：加熱線圈后邊界線，6：凸臺，7：前斜槽，8：左斜槽，9：右斜槽，10：后斜槽。

具體實(shí)施方式

航空發(fā)動機(jī)渦輪樅樹形榫接如圖1所示，呈一齒最薄、逐齒加厚的形式。加熱時(shí)一齒所需熱量相對于四齒而言較少，加熱線圈呈一齒最遠(yuǎn)、四齒最近的形式具有比較好的加熱效果。經(jīng)大量試驗(yàn)對比研究，當(dāng)加熱線圈右邊界線1、加熱線圈左邊界線2均與渦輪榫接中心線3平行時(shí)即如圖3所示時(shí)，所制作加熱線圈加熱均勻度最優(yōu)。渦輪榫接軸向截面如圖2所示，一般隨著半徑的增大而增大。經(jīng)大量試驗(yàn)對比研究，當(dāng)加熱線圈前邊界線4和加熱線圈后邊界線5均與渦輪榫接軸向截面外形平行時(shí)，如圖4所示，即加熱線圈前后邊界與渦輪榫接距離保持相等時(shí)，所制作加熱線圈加熱均勻度最優(yōu)。根據(jù)上述原則確定1、2、4、5四個(gè)加熱線圈邊界線，完成工裝整體設(shè)計(jì)。這樣的工裝形狀保證了加熱線圈與渦輪榫接具有“兩個(gè)平行”的特點(diǎn)，即加熱線圈左右邊界線與渦輪榫接中心線平行，前后邊界線與渦輪榫接軸向截面外形平行。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)對比說明，如此形狀的加熱線圈是有利于渦輪榫接結(jié)構(gòu)均勻受熱的。