CN101660989A

CN101660989A - 微动腐蚀磨损试验机

Info

Publication number: CN101660989A
Application number: CN200810136992A
Authority: CN
Inventors: 闻雪友; 李琦
Original assignee: No703 Inst Of China Chip Heavy Ind Group Co
Current assignee: No703 Inst Of China Chip Heavy Ind Group Co; 703th Research Institute of CSIC
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2010-03-03

Abstract

本发明提供了一种微动腐蚀磨损试验。它是由主机和系统两个部分组成：主机的组成包括装置底座、驱动电机、偏心轮机构、杠杆式摆臂机构、电加热炉、试验件夹具和加载机构；系统包括测控系统和冷却系统，测控系统的组成包括电机变频控制、加载系统测控、加热炉温度测控、电机扭矩测量和微机系统。冷却系统采用气冷或水冷，变频电机通过轴端安装的偏心轮拨动杠杆式摆臂机构，使处于高温炉内的试验段在加载装置产生的垂向力作用下作往复运动。本发明适用于表征航空、船舶、工业燃气轮机，蒸汽轮机等动力机械装置中的“带冠涡轮叶片”、“带各种中间阻尼台的叶片”和“叶片振动阻尼装置”等的微动腐蚀磨损工作特性的试验机，并能适用于类似机械。

Description

微动腐蚀磨损试验机

(一)技术领域

本发明涉及的是一种试验机，具体地说是一种主要用于带冠涡轮叶片等微动腐蚀磨损试验研究的磨损试验机。

(二)背景技术

现代燃气轮机(航空、船舶、工业)和蒸汽轮机(工业、船用)等动力机械装置中大量采用带冠涡轮叶片、带各种中间阻尼台的叶片(涡轮风扇发动机的风扇叶片、后风扇叶片、船舶燃气轮机倒车涡轮叶片等)和各种形式的叶片振动阻尼装置，以改变叶片的振动特性，提高其工作可靠性，或提高其气动性能。

在上述诸多叶片中，有一类叶片它在工作条件下其叶冠阻尼面间或阻尼台工作面间是处于有接触，挤压应力的状态，由于叶片振动则阻尼面就处于微动磨损状态。叶片的自振频率通常很高，且又在高温条件下长期工作，磨损会使阻尼面的“紧度”变小，甚至出现间隙，从而影响叶片的工作可靠性。为此，需要一种能反映上述工作特征的微动腐蚀磨损试验机来进行研究。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种表征航空、船舶、工业燃气轮机，蒸汽轮机等动力机械装置中的“带冠涡轮叶片”、“带各种中间阻尼台的叶片”和“叶片振动阻尼装置”等的微动腐蚀磨损工作特性的试验机。并能适用于类似机械的微动腐蚀磨损试验。

本发明的目的是这样实现的：

它是由主机和系统两个部分组成：主机的组成包括装置底座、驱动电机、偏心轮机构、杠杆式摆臂机构、电加热炉、试验件夹具和加载机构；系统包括测控系统和冷却系统，测控系统的组成包括电机变频控制、加载系统测控、加热炉温度测控、电机扭矩测量和微机系统。冷却系统采用气冷或水冷，变频电机通过轴端安装的偏心轮拨动杠杆式摆臂机构，使处于高温炉内的试验段在加载装置产生的垂向力作用下作往复运动。在规定的挤压应力、温度、频率和位移幅度下，上下试件作微幅相对往复运动，从而模拟了叶片微动腐蚀磨损的工作条件。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述的杠杆式摆臂机构以带滚动轴承的轴销作为旋转中心，并通过前后两个带滚珠的托架安装在底座上。上述各处均有润滑脂润滑。

2.所述的变频电机轴端安装的偏心轮，易于更换不同偏心量的偏心轮，以实现所需的试验段的位移量；

3.所述的杠杆式摆臂机构的拨叉中设有润滑脂储腔，在拨叉与电机驱动的偏心轮接触面上有润滑脂溢出孔；

4.所述的加载机构可以是砝码加载、杠杆-砝码加载、伺服电机加载、液压加载等；

5.所述的电加热炉是一个带铰链和快装扣的可分式结构，由安装在底座上的定位块定位，加热炉一侧下部设置有一个异形孔，孔为杠杆式摆臂机构穿越处；加热炉顶部设置有一圆孔，为加载机构穿越处；加热炉底部的孔使杠杆式摆臂机构的下部可以支托在滚柱托架上；孔与穿越件间均有柔性密封套密封；

6.所述的试验件采用易于换装的装夹结构；

7.所述的摆臂中心销、滚柱托架以及加载导向支架处均有冷却介质(气或水)在附近流过；

8.所述的在高温段工作的零件，均是用高温合金制成的。

本发明的装置可以实现以下功能：

1.在常温或高温下进行不同频率的微动磨损试验；

2.在常温或高温下进行不同载荷的微动磨损试验；

3.在常温或高温下进行不同周次的微动磨损试验；

4.在常温或高温下进行不同位移的微动磨损试验；

5.在常温或高温下进行各种材料的微动磨损试验；

本发明装置主要适用于：

1.燃气轮机(航空、船舶、工业)和蒸汽轮机(工业、船用)带冠涡轮叶片、涡轮风扇发动机的风扇叶片、后风扇叶片、船舶燃气轮机倒车涡轮叶片，各种形式的叶片振动阻尼装置的微动磨损试验研究；

2.微动磨损面的修复工艺研究(材料、涂层工艺)；

3.类似机械的微动磨损试验。

本发明的优点主要体现在：

1.采用杠杆式摆臂机构，可以保证试验段要求“微幅”位移时的精度。此外，也使驱动电机上的作用力大大减小，从而使摩擦力减小；

2.换装不同偏心量的偏心轮，即可快速实现试验段所需的位移量(从微幅至毫米级)；

3.以一种较简单的结构，模拟了研究对象发生微动腐蚀磨损时的主要工作特征，频率、载荷、位移量、温度均可控、可调。

4.试验数据自动采集、显示，试验装置自动控制。

(四)附图说明

图1-2是本发明的模型图；

图3是试验机组成示意图；

图4-6是微动腐蚀磨损试验装置结构示意图；

图7是试验件安装示意图；

图8-9是加载机构结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作更详细的描述：

结合图1-2，依靠叶片预扭及在工作条件下的弹性扭转，使叶冠阻尼面间产生“紧度”并联成整圈，以控制叶片工作状态下的动应力的涡轮带冠叶片等叶片装置，其典型的物理模型如图1。M代表由安装预扭和弹性扭转在叶冠处产生的扭矩，F为由扭矩M在叶冠阻尼面上产生的法向力。叶片振动时，叶冠阻尼面间即在有挤压应力的条件下作微动。而本试验装置即是此模型的具体体现。

结合图3，试验机由主机1和系统2两个部分组成，系统包括测控系统(电机变频控制、炉温控制、电机扭矩测量、加载控制、微机系统)和冷却系统；

结合图4-6，主机的组成包括装置底座3、驱动电机8、偏心轮机构9、杠杆摆臂机构6、电加热炉4，变频电机通过轴端安装的带滚动轴承的偏心轮，以杠杆摆臂机构的轴销5为中心，以滚珠托架7、11为支承平面产生往复摆动，上述各处均有润滑脂润滑。加热炉4是一个带铰链和快装扣的可分式结构，以便易于更换试验件，加热器一侧下部有一个异形孔，孔为摆臂穿越处，孔与穿越件间有柔性密封套10密封，加热炉底部的孔使摆臂试验段的下部可以支托在滚柱托架11上，孔与穿越件间亦有柔性密封12，滚柱托架有冷却介质冷却。

结合图7，摆臂中心销5处有润滑脂润滑，其前并有冷却介质经接入口13流入冷却，加热炉由安装在底座上的定位块14定位；

结合图8-9，作为举例，加载机构是杠杆-砝码加载，通过加载支架15安装在试验台上，在加载杆处有冷却介质流入冷却。试验件夹具16是一种快装结构，将试验件插入配合精密的孔中用螺帽压紧锁定。

Claims

1、一种微动腐蚀磨损试验机，它是由主机和系统两个部分组成，其特征在于主机的组成包括装置底座、安装在装置底座上的驱动电机、偏心轮机构、杠杆式摆臂机构、电加热炉、试验件夹具和加载机构；系统包括设置在主机上的测控系统和冷却系统，测控系统的组成包括电机变频控制、加载系统测控、加热炉温度测控、电机扭矩测量和微机系统；冷却系统采用气冷或水冷，变频电机通过轴端安装的偏心轮拨动杠杆式摆臂机构，使处于高温炉内的试验段在加载装置产生的垂向力作用下作往复运动，在规定的挤压应力、温度、频率和位移幅度下，上下试件作微幅相对往复运动，从而模拟了叶片微动腐蚀磨损的工作条件。

2、根据权利要求1所述的微动腐蚀磨损试验机，其特征在于所述的加热炉是一个带铰链和快装扣的可分式结构，加热炉由安装在底座上的定位块定位。

3、根据权利要求2所述的微动腐蚀磨损试验机，其特征在于所述的加热炉一侧下部设置有一个异形孔，孔为杠杆式摆臂机构穿越处；加热炉顶部设置有一圆孔，为加载机构穿越处；加热炉底部的孔使杠杆式摆臂机构的下部可以支托在滚柱托架上；孔与穿越件间均有柔性密封套密封。

4、根据权利要求3所述的微动腐蚀磨损试验机，其特征在于杠杆式摆臂机构以带滚动轴承的轴销作为旋转中心，并通过前后带滚珠、滚柱的托架安装在底座上，上述各处均有润滑脂润滑。

5、根据权利要求4所述的微动腐蚀磨损试验机，其特征在于所述的杠杆式摆臂机构的拨叉中设有润滑脂储腔，在拨叉与电机驱动的偏心轮接触面上有润滑脂溢出孔。

6、根据权利要求5所述的微动腐蚀磨损试验机，其特征在于所述的变频电机轴端安装有以实现所需的试验段位移量的易于更换不同偏心量的偏心轮。

7、根据权利要求6所述的微动腐蚀磨损试验机，其特征在于所述的试验件夹具是一种快装结构，将试验件插入配合精密的孔中用螺帽压紧锁定。

8、根据权利要求7所述的微动腐蚀磨损试验机，其特征在于所述的加载机构为砝码加载、杠杆-砝码加载、伺服电机加载或液压加载。

9、根据权利要求8所述的微动腐蚀磨损试验机，其特征在于所述的摆臂中心销、滚柱托架以及加载导向支架处均有冷却介质冷却。