[發明專利]一種渦輪葉片熱機械疲勞試驗系統

有效

• 申請號: 201810061760.1
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108458860B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 艾延廷;關鵬;田晶;王志;張鳳玲;彭大為
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M15/02;G01M15/14
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱;范象瑞

1.一種渦輪葉片熱機械疲勞試驗系統，其特征在于：包括轉速加載裝置、溫度加載裝置、水冷卻系統和數據采集與控制系統；

所述轉速加載裝置包括通過電機支撐座(1)安裝在工作臺上的電機(5)、通過聯軸器(2)與電機輸出軸相接的主軸(15)和固定安裝在主軸中部的輪盤(4)；主軸位于輪盤前面的部分為空心軸(151)；輪盤上設有待測渦輪葉片(16)和配重金屬塊(17)固定安裝機構；空心軸的根部有下端伸入空心軸的軸腔中、上端從所述輪盤中穿出的雙通道銅管(6)，雙通道銅管的兩個管腔的內壁上分別有絕緣涂層；

所述溫度加載裝置包括高頻感應加熱爐和為待測渦輪葉片提供熱載荷的感應加熱線圈(21)；感應加熱線圈為兩端開口、中部開有圓孔(29)的圓形銅管，銅管的內壁上有絕緣涂層；感應加熱線圈通過固定安裝在所述輪盤外壁上的塑料三通(18)和塑料四通(20)套在渦輪葉片(16)的中部，并與渦輪葉片所在平面垂直，對葉片進行加熱；感應加熱線圈的兩端通過塑料三通與穿過所述雙通道銅管管腔的兩根外壁有絕緣涂層的銅導線(19)的上端相接，兩根銅導線的下端分別從所述雙通道銅管的兩個管腔中伸入空心軸的軸腔中，并與通過空心軸開設的孔道套接在空心軸上的滑環引電器(8)相接，滑環引電器與高頻感應加熱爐的電磁感應線圈相接，構成電流回路；感應加熱線圈中部的圓孔(29)通過塑料四通與末端懸空的塑料管(22)相接；

所述水冷卻系統包括水箱、分別通過水泵和閥門與水箱相接的噴頭A(11)和噴頭B(12)及葉片冷卻水回路；所述噴頭B與輪盤切向水平懸空對著輪盤的外壁，可將冷卻水噴向回轉的渦輪葉片，使渦輪葉片降溫，灑落到工作臺上的冷卻水通過工作臺上的凹槽流回水箱，實現該路冷卻水的循環；所述噴頭A對著所述空心軸的前端，可將冷卻水噴入空心軸中，進入所述葉片冷卻水回路；所述葉片冷卻水回路為：由噴頭A噴入空心軸中的冷卻水靠輪盤轉動的離心力沿空心軸進入所述雙通道銅管的兩個管腔中，通過塑料三通進入所述感應加熱線圈中，通過所述末端懸空的塑料管(22)甩出，落到工作臺上，通過工作臺上的凹槽流回水箱，實現該路冷卻水的循環；

所述數據采集與控制系統包括：控制所述電機轉速的變頻器、控制高頻感應加熱爐功率的溫度控制器、與變頻器和溫度控制器相接的數據采集卡和與數據采集卡相接的PC控制單元；數據采集卡將電機轉速和高頻感應加熱爐加熱功率信號傳遞給PC控制單元，PC控制單元通過編程控制電機轉速及高頻感應加熱爐的功率，進而控制葉片載荷。

2.根據權利要求1所述的渦輪葉片熱機械疲勞試驗系統，其特征在于：所述待測渦輪葉片(16)和配重金屬塊(17)固定安裝機構包括四個對稱分布、供渦輪葉片和配重金屬塊固定安裝的榫槽(25)，榫槽的槽形與待測渦輪葉片及配重塊的榫頭(28)相吻合；渦輪葉片和配重金屬塊分別通過榫接安裝在輪盤上，并通過可與輪盤側壁螺栓連接的擋板(26)及塞塊(27)固定。

3.根據權利要求1所述的渦輪葉片熱機械疲勞試驗系統，其特征在于：在工作臺的機箱外部有通過三腳架固定安裝的紅外攝像儀，紅外攝像儀的鏡頭對準輪盤上端面切向位置，與渦輪葉片回轉至輪盤最上端時相對應，用于測量渦輪葉片的表面溫度，標定葉片溫度分布及變化。