CN106840561B - 一种高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置及使用方法 - Google Patents

一种高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明所述高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置，包括上顶紧螺栓、传力固位条、夹具、支架、转接板、后顶紧螺栓、后顶紧背帽和辅助叶片；所述传力固位条包括导向条和顶条，所述夹具由底座及装夹体构成，装夹体上设置有用于安装传力固位条、辅助叶片榫头和被试验叶片榫头的槽腔及与后顶紧螺栓匹配的第一螺孔；所述支架由底板、侧板和顶板组成，顶板上设置有与上顶紧螺栓匹配的第二螺孔。使用上述固位夹紧装置，在装夹被试验叶片时用辅助叶片进行配平，保证了叶片在顶紧过程中不发生偏转；在后顶紧螺栓施加顶紧力后用后顶紧背帽固定，再通过上顶紧螺栓在夹具装夹体顶部施加顶紧力，实现了叶片榫头的正确、稳定固定。

Description

一种高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置及使 用方法
技术领域
本发明属于高压压气机转子叶片的振动疲劳试验领域，特别涉及一种高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置及其使用方法。
背景技术
航空发动机中高压压气机转子高频周向小榫头叶片如图1、图2所示，其榫头有多个不同半径的圆弧面，因而对叶片进行振动疲劳试验时，必须用专用的固位夹紧装置安装被试验叶片并将其固定在电磁振动台上。现有振动疲劳试验中使用的固位夹紧装置，其夹具多为弧形榫槽式结构，即主要由与叶片装配盘的周向榫槽形状和尺寸相匹配的弧形榫槽构成(见图3)。由于其榫槽较小，不仅加工困难，而且在试验过程中因受力面集中容易导致固位夹紧装置损坏，影响振动疲劳试验的正常进行。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置及使用方法，以降低固位夹紧装置的加工难度，改善使用中的受力状况，提高固位夹紧装置的使用寿命及叶片振动疲劳试验的稳定性和效率。
本发明所述高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置包括上顶紧螺栓、传力固位条、夹具、支架、转接板、后顶紧螺栓、后顶紧背帽和辅助叶片；所述辅助叶片与被试验叶片的形状和尺寸相同，所述传力固位条包括导向条及与导向条为一体化结构的顶条，传力固位条的一端设置有限位块；所述夹具由底座及与底座固连或为一体化结构的装夹体构成，装夹体为长方体，其上设置有用于安装传力固位条、辅助叶片榫头和被试验叶片榫头的槽腔及与后顶紧螺栓匹配的第一螺孔，所述槽腔贯穿装夹体的左侧面和右侧面，其开口位于装夹体的前侧面，槽腔横截面轮廓的形状、尺寸与传力固位条和被试验叶片榫头的形状、尺寸相匹配，槽腔中辅助叶片榫头和被试验叶片榫头的安装位置靠装夹体的前侧面，所述第一螺孔贯穿装夹体的后侧面和槽腔的底面；所述支架由两个底板、两个侧板和一个顶板组成，两个侧板的下端分别与两个底板固连，顶板的两端分别与两个侧板的上端固连，所述顶板上设置有与上顶紧螺栓匹配的第二螺孔，所述顶板底面与底板底面之间的间距应大于所述夹具的高度。
上述高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置，其传力固位条中导向条和顶条的优选形状和结构为：导向条和顶条均为横截面是矩形的四棱柱体，所述顶条的横截面小于导向条的横截面，且顶条的中心线与导向条的中心线在导向条底面的投影重合。
与上述导向条和顶条的形状和结构匹配，装夹体上设置的槽腔的横截面轮廓由矩形轮廓和被试验叶片榫头轮廓组成，被试验叶片榫头的轮廓靠本体的前侧面。
叶片振动疲劳试验时，本发明所述固位夹紧装置的使用方法如下：
①将转接板用螺栓固定在电磁振动台台面上，再将夹具用螺栓固定在转接板上，且夹具的中心线与转接板的中心线重合；
②将支架用螺栓固定在转接板上，支架的固定位置应使夹具位于支架的顶板下方且顶板上设置的第二螺孔与辅助叶片榫头和被试验叶片榫头在夹具装夹体上的安装位置对应；
③将传力固位条插入装夹体上设置的槽腔，使其顶条朝向槽腔的开口方向，通过传力固位条一端设置的限位块定位，将辅助叶片的榫头、被试验叶片的榫头分别从装夹体上设置的槽腔两端装入槽腔，并使辅助叶片、被试验叶片处于以装夹体中心线为轴对称的位置；
④将上顶紧螺栓与支架顶板上设置的第二螺孔组合并通过上顶紧螺栓对位于装夹体槽腔中的辅助叶片榫头、被试验叶片榫头施加预紧力，再将后顶紧螺栓与后顶紧背帽、装夹体上设置的第一螺孔组合并通过后顶紧螺栓对传力固位条施加顶紧力，所述顶紧力通过传力固位条传递到辅助叶片榫头和被试验叶片榫头上，顶紧力施加完成后依次背紧后顶紧背帽、上顶紧螺栓，即可进行叶片振动疲劳试验。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述固位夹紧装置的结构，不仅降低了夹具的加工难度，而且改善了夹具使用过程中的受力状况，使固位夹紧装置的使用寿命得到提高。
2、使用本发明所述固位夹紧装置，在装夹被试验叶片时装夹了一辅助叶片进行配平，因而保证了叶片在顶紧过程中不发生偏转；在后顶紧螺栓施加顶紧力后用后顶紧背帽固定防止后顶紧螺栓松动，再通过上顶紧螺栓在夹具装夹体顶部施加顶紧力防止装夹体上的槽腔开口在试验过程中张合导致叶片榫头松动，因而实现了叶片榫头的正确、稳定固定。
3、使用本发明所述固位夹紧装置，被实验叶片易于装夹和取出，重复稳定性高，因而提高了叶片振动疲劳试验的效率。
附图说明
图1为航空发动机中高压压气机转子叶片的示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为现有固位夹紧装置中夹具的示意图；
图4为本发明所述高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置的结构示意图，该图还表示出了被试验叶片和辅助叶片的装夹方式；
图5为图4的俯视图；
图6为图4的E-E剖视图；
图7为本发明所述高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置中支架的示意图；
图8为本发明所述高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置中传力固位条的示意图；
图9为本发明所述高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置中夹具的示意图；
图10为图9的左视图。
图中，1—上顶紧螺栓，2—传力固位条，2-1—导向条，2-1-1—导向条底面，2-2—顶条，2-3—限位块，3—夹具，3-1—底座，3-2—装夹体，3-2-1—槽腔，3-2-2—第一螺孔，4—支架，4-1—底板，4-2—侧板，4-3—顶板，4-3-1—第二螺孔，5—转接板，6—后顶紧螺栓，7—后顶紧背帽，8—辅助叶，9—被试验叶片。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明所述高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置及其使用方法作进一步说明。
实施例1
本实施例中，高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置的结构如图4、图5、图6所示，主要由上顶紧螺栓1、传力固位条2、夹具3、支架4、转接板5、后顶紧螺栓6、后顶紧背帽7和辅助叶片8组成。
被试验叶片9如图1、图2所示，辅助叶片8与被试验叶片9的形状和尺寸相同；转接板5如图4、图5所示，为圆形板体；
传力固位条2如图8所示，包括导向条2-1及与导向条为一体化结构的顶条2-2，传力固位条2的一端设置有限位块2-3，所述导向条2-1和顶条2-2均为横截面是矩形、长度相同的四棱柱体，顶条的横截面小于导向条的横截面，且顶条的中心线与导向条的中心线在导向条底面2-1-1的投影重合；
夹具3如图4、图5、图6、图9、图10所示，由底座3-1及与底座固连的装夹体3-2构成，底座3-1为圆盘形，装夹体3-2为长方体，装夹体上设置有用于安装传力固位条、辅助叶片榫头和被试验叶片榫头的槽腔3-2-1及与后顶紧螺栓匹配的第一螺孔3-2-2，所述槽腔3-2-1贯穿装夹体的左侧面和右侧面，其开口位于装夹体的前侧面，槽腔的横截面轮廓由矩形轮廓和被试验叶片榫头轮廓组成，尺寸与传力固位条和被试验叶片榫头的尺寸相匹配，；
支架4如图4、图5、图6、图7所示，由两个底板4-1、两个侧板4-2和一个顶板4-3组成，两个侧板的下端分别与两个底板固连，顶板的两端分别与两个侧板的上端固连，所述顶板上设置有与上顶紧螺栓1匹配的第二螺孔4-3-1，所述顶板底面与底板底面之间的间距大于所述夹具3的高度5mm～10mm。
实施例2
本实施例用实施例1所述固位夹紧装置对图1、图2所述叶片进行装夹并固定在电磁振动台上进行振动疲劳试验，操作如下：
①将转接板5用螺栓固定在电磁振动台台面上，再将夹具3用螺栓固定在转接板上，且夹具3的中心线与转接板5的中心线重合；
②将支架4用螺栓固定在转接板5上，支架4的固定位置应使夹具3位于支架4的顶板下方且顶板上设置的第二螺孔与辅助叶片榫头和被试验叶片榫头在夹具装夹体3-2上的安装位置对应；
③将传力固位条2插入装夹体上设置的槽腔3-2-1，使其顶条2-2朝向槽腔的开口方向，通过传力固位条一端设置的限位块2-3定位；将辅助叶片8的榫头、被试验叶片9的榫头分别从装夹体上设置的槽腔3-2-1两端装入槽腔，并使辅助叶片8、被试验叶片9处于以装夹体中心线为轴对称的位置；
④将上顶紧螺栓1与支架顶板上设置的第二螺孔4-3-1组合并通过上顶紧螺栓对位于装夹体槽腔3-2-1中的辅助叶片榫头、被试验叶片榫头施加预紧力，再将后顶紧螺栓6与后顶紧背帽7、装夹体上设置的第一螺孔3-2-2组合并通过后顶紧螺栓6对传力固位条2施加顶紧力，所述顶紧力通过传力固位条2传递到辅助叶片榫头和被试验叶片榫头上，顶紧力施加完成后依次背紧后顶紧背帽7、上顶紧螺栓1，即可进行叶片振动疲劳试验。

Claims (4)

1.一种高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置，其特征在于包括上顶紧螺栓(1)、传力固位条(2)、夹具(3)、支架(4)、转接板(5)、后顶紧螺栓(6)、后顶紧背帽(7)和辅助叶片(8)；
所述辅助叶片(8)与被试验叶片(9)的形状和尺寸相同，所述传力固位条(2)包括导向条(2-1)及与导向条为一体化结构的顶条(2-2)，传力固位条(2)的一端设置有限位块(2-3)；
所述夹具(3)由底座(3-1)及与底座固连或为一体化结构的装夹体(3-2)构成，装夹体(3-2)为长方体，其上设置有用于安装传力固位条、辅助叶片榫头和被试验叶片榫头的槽腔(3-2-1)及与后顶紧螺栓匹配的第一螺孔(3-2-2)，所述槽腔(3-2-1)贯穿装夹体的左侧面和右侧面，其开口位于装夹体的前侧面，槽腔横截面轮廓的形状、尺寸与传力固位条和被试验叶片榫头的形状、尺寸相匹配，槽腔中辅助叶片榫头和被试验叶片榫头的安装位置靠装夹体的前侧面，所述第一螺孔(3-2-2)贯穿装夹体的后侧面和槽腔(3-2-1)的底面；
所述支架(4)由两个底板(4-1)、两个侧板(4-2)和一个顶板(4-3)组成，两个侧板的下端分别与两个底板固连，顶板的两端分别与两个侧板的上端固连，所述顶板上设置有与上顶紧螺栓(1)匹配的第二螺孔(4-3-1)，所述顶板底面与底板底面之间的间距应大于所述夹具(3)的高度。
2.根据权利要求1所述高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置，其特征在于传力固位条的导向条(2-1)和顶条(2-2)均为横截面是矩形的四棱柱体，所述顶条的横截面小于导向条的横截面，且顶条(2-2)的中心线与导向条的中心线在导向条底面(2-1-1)的投影重合。
3.根据权利要求2所述高频周向小榫头叶片振动疲劳试验用固位夹紧装置，其特征在于装夹体上设置的槽腔(3-2-1)的横截面轮廓由矩形轮廓和被试验叶片榫头轮廓组成，被试验叶片榫头的轮廓靠本体的前侧面。
4.权利要求1至3中任一权利要求所述固位夹紧装置的使用方法，其特征在于叶片振动疲劳试验时，按下述方式进行组合操作：
①将转接板(5)用螺栓固定在电磁振动台台面上，再将夹具(3)用螺栓固定在转接板上，且夹具(3)的中心线与转接板(5)的中心线重合；
②将支架(4)用螺栓固定在转接板(5)上，支架(4)的固定位置应使夹具(3)位于支架(4)的顶板下方且顶板上设置的第二螺孔与辅助叶片榫头和被试验叶片榫头在夹具装夹体(3-2)上的安装位置对应；
③将传力固位条(2)插入装夹体上设置的槽腔(3-2-1)，使其顶条(2-2)朝向槽腔的开口方向，通过传力固位条一端设置的限位块(2-3)定位，将辅助叶片(8)的榫头、被试验叶片(9)的榫头分别从装夹体上设置的槽腔(3-2-1)两端装入槽腔，并使辅助叶片(8)、被试验叶片(9)处于以装夹体中心线为轴对称的位置；
④将上顶紧螺栓(1)与支架顶板上设置的第二螺孔(4-3-1)组合并通过上顶紧螺栓对位于装夹体槽腔(3-2-1)中的辅助叶片榫头、被试验叶片榫头施加预紧力，再将后顶紧螺栓(6)与后顶紧背帽(7)、装夹体上设置的第一螺孔(3-2-2)组合并通过后顶紧螺栓(6)对传力固位条(2)施加顶紧力，所述顶紧力通过传力固位条(2)传递到辅助叶片榫头和被试验叶片榫头上，顶紧力施加完成后依次背紧后顶紧背帽(7)、上顶紧螺栓(1)，即可进行叶片振动疲劳试验。
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