[發明專利]一種高速刷式封嚴測試裝置、系統

在審

• 申請號: 202011490838.5
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112903496A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 張彬
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空精密機械研究所
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明實施例提供的一種高速刷式封嚴測試裝置，包括用于刮削封嚴涂層的帶有葉片樣件的轉動圓盤，用于與所述葉片樣件接觸的封嚴涂層，用于檢測所述封嚴涂層力學參數的刀架裝置，用于提供動力的進給主軸部件，為所述進給主軸部件提供進給速度的二維運動臺，用于將測得的力學參數或者對所述參數進行處理后得到的數據進行顯示的數顯裝置；用于放置所述轉動圓盤、所述刀架裝置、所述進給主軸部件和所述二維運動臺的底座。本發明采用高速進給主軸部件模擬航空發動機轉子，利用二維運動臺控制進給主軸部件運動，使得轉動圓盤上的葉片樣件在封嚴涂層上產生摩擦，利用刀架裝置檢測摩擦產生的力學參數，并根據力學參數及摩擦副的形貌特征，綜合評估刷式封嚴涂層的封嚴性能。

技術領域

本發明涉及航空發動機試驗測試系統技術領域，特別是涉及一種高速刷式封嚴測試裝置、系統。

背景技術

隨著航空工業軍機、民機的迅猛發展，世界各國均對航空發動機的性能提出了更高的要求，包括更大推力、更加安全、更高的效率、更低的油耗和更長的壽命等。研究發現，渦輪發動機的轉動部件與機匣的徑向間隙 (即氣路密封)大小對渦輪機的工作效率、功率和油耗量大約增加0.5％；反之，每減少0.25mm，渦輪效率就約提高1％，為了減小氣路密封間隙，目前普遍的方法是在先進航空發動機氣流通道的間隙部分引入封嚴涂層 (或叫密封涂層)。

由于刷式封嚴涂層可改善發動機中旋轉部件與固定部件之間的密封性能，同時能提高發動機的性能，目前，封嚴涂層在航空領域得到了非常廣泛應用。封嚴涂層一般應用在轉子軸、鼓筒、軸承、轉動葉片葉尖、壓氣機和渦輪之間的氣流通道的表面，在保證最小工作間隙的同時有效阻止刮削損傷，減少泄漏。刷式封嚴涂層的作用是，當涂層(密封涂層)與發動機葉片刮削時，它自身將消耗全部的接合量，從而確保葉片不發生磨損或親和，在保證葉片不損壞的同時保持較小的氣路間隙以提高發動機的性能。對刷式封嚴涂層的可刮削性評價的試驗方法及評價指標的研究，國外始于二十世紀70年代。目前試驗方法已經成熟，采用高速刮擦或沖擊劃痕試驗設備，以比能耗、動態硬度，涂層與葉片磨損量的比值為評價指標，并據此繪制封嚴涂層的磨耗機制圖。

目前國內對刷式封嚴涂層的可磨耗性評價多為定性的，沒有專門的測試系統，且研究得不夠深入。

發明內容

為了改變目前國內對刷式封嚴涂層的可磨耗性評價多為定性分析，而沒有專門測試系統的現狀，本發明實施例提供一種高速刷式封嚴測試裝置、系統。該系統能夠測量刮削速度、入侵速率與使用溫度，再配合各種類型的傳感器如測力傳感器、測溫傳感器，測得實驗參數，將測得的實驗參數及摩擦副的形貌特征等綜合到一起來分析封嚴涂層的性能。其具體技術方案如下：

第一方面，本發明的實施例提出了一種高速刷式封嚴測試裝置，包括用于刮削封嚴涂層的帶有葉片樣件(1)的轉動圓盤(2)，用于與所述葉片樣件(1)接觸的封嚴涂層(3)，用于檢測所述封嚴涂層(3)力學參數的刀架裝置(4)，用于提供動力的進給主軸部件(5)，為所述進給主軸部件(5)提供進給速度的二維運動臺(6)，用于將測得的力學參數或者對所述參數進行處理后得到的數據進行顯示的數顯裝置；用于放置所述轉動圓盤(2)、所述刀架裝置(4)、所述進給主軸部件(5)和所述二維運動臺(6)的底座(7)。

進一步地，還包括安裝在所述刀架裝置(4)上的加熱裝置(7)，用于檢測溫度；其中，所述溫度包括主軸溫度、加熱腔溫度。

進一步地，在所述底座(7)的上方設置防護內罩(8)，用于避免試驗時發生意外情況對設備及人身造成傷害；在所述進給主軸部件(5)前端設置安全保護罩(9)，用于當所述進給主軸部件(5)高速旋轉意外脫落時起到阻擋作用。

進一步地，還包括防護外罩，所述防護外罩設置在所述防護內罩 (8)的外層，且在所述防護外罩的上表面設置排氣裝置(11)，下表面設置進氣口(12)，用于促進空氣流動。

進一步地，還包括CCD攝像機，用于監控系統的工作狀態；設置于所述防護內罩(8)的氣體壓力傳感器、設置于所述進給主軸部件(5)的主軸振動傳感器。