CN109000911B - 一种用于叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于叶片热机械疲劳‑蠕变的试验装置，属于机械试验技术领域。本发明解决了现有试验手段无法保证热冲击试验及其相关实验的准确性的问题。技术要点：叶根夹具具有气流入口、水平气流通道、竖直气流通道及气流出口，气流由气流入口进入，依次流经水平气流通道、竖直气流通道，由气流出口流出，最终进入叶片内部流道，电磁感应线圈缠绕于叶片上。叶片热机械疲劳‑蠕变的试验装置通过液压系统来模拟旋转离心力，通过电磁感应线圈来模拟高温环境，通过叶根夹具、空气压缩机及空气储存单元来模拟叶片内部气流。通过在叶片夹具位置设置气流通道，来为叶片内部通道供气，从而达到模拟真实运行环境的目的，使试验更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于叶片热机械性能的试验装置，具体涉及一种用于叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置，属于机械试验技术领域。
背景技术
航空发动机、燃气轮机的涡轮叶片工作环境极为恶劣，在高温环境中运行，并且受到旋转离心力、热冲击、气动等复合载荷的影响，极易在涡轮叶片上产生疲劳裂纹，直至叶片断裂，造成重大的人员伤亡与财产损失。目前相关内容的试验还不成熟，并且很难保证热冲击试验及其相关实验的准确性。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
鉴于此，本发明为了解决现有试验手段无法保证热冲击试验及其相关实验的准确性的问题，进而设计了一种用于叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置。
本发明所采取的方案为：一种用于叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置，包括试验台架、测量单元、叶身夹具、叶片、叶根夹具、液压系统、空气压缩机和空气储存单元；所述试验台架的顶部由上至下依次连接有测量单元和叶身夹具，通过螺栓连接；叶身夹具与叶片连接，叶片通过叶根与叶根夹具上开设的榫槽的相互配合实现与叶根夹具的相连，叶根夹具与液压系统通过相连；空气压缩机与空气储存单元连接，空气储存单元与叶根夹具的气流入口相连；叶根夹具具有气流入口、水平气流通道、竖直气流通道及气流出口，气流由气流入口进入，依次流经水平气流通道、竖直气流通道，由气流出口流出，最终进入叶片内部流道，电磁感应线圈缠绕于叶片上。
其中，叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置可以通过液压系统来模拟旋转离心力，通过电磁感应线圈来模拟高温环境，通过叶根夹具、空气压缩机及空气储存单元来模拟叶片内部气流。通过在叶片夹具位置设置气流通道，来为叶片内部通道供气，从而达到模拟真实运行环境的目的，使试验更加准确。
进一步地：所述叶根夹具上共设置两个气流入口，分布于榫槽两侧，位于叶根夹具前后方向的中间位置，上下方向的三分之一高度处。
进一步地：所述叶根夹具上设置两个气流出口，分布于榫槽底部的两端，气流出口的圆心延榫槽的方向，距榫槽边缘的距离为榫槽总长度的1/9。
进一步地：每个气流入口依次通过水平气流通道、竖直气流通道与临近的气流出口连接，在叶根夹具内形成两道完整的气流通道。
进一步地：所述叶根夹具的榫槽的具体截面形式为纵树型叶根、燕尾型叶根、或T型叶根。
进一步地：所述叶根夹具的底部具有螺栓孔，用于螺纹连接液压系统。
进一步地：所述空气储存单元通过输气管道与叶根夹具的气流入口相连，并在输气管道上依次设置流量控制阀与压力测量装置。如此设置，叶片所需的空气量通过调整流量控制阀进行控制，利用压力测量装置进行进气压力的监控。
进一步地：所述叶身夹具分为两半，通过螺栓紧固扣合在叶片上。
进一步地：所述空气压缩机通过空气压缩机管道与空气储存单元连接，并在空气压缩机管道上设置流量控制开关。
本发明所达到的效果为：
本发明设计了一种带气流通道的夹具，可以实现对叶片的内部流道的供气，达到模拟真实运行工况的目的，从而更加精确的预测叶片的热机械-蠕变寿命。叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置可以通过液压系统来模拟旋转离心力，通过电磁感应线圈来模拟高温环境，通过叶根夹具、空气压缩机及空气储存单元来模拟叶片内部气流。通过在叶片夹具位置设置气流通道，来为叶片内部通道供气，从而达到模拟真实运行环境的目的，使试验更加准确。
附图说明
图1为本发明的一种用于叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置的主视图；
图2为本发明的供气系统的示意图；
图3为本发明的叶根夹具的立体示意图；
图4为本发明的叶根夹具内部流道截面示意图；
图5为本发明的叶根夹具的底部示意图。
图中：
1、试验台架；2、测量单元；3、叶身夹具；4、叶片；5、叶根夹具；6、液压系统；7、空气压缩机；8、空气储存单元；41、电磁感应线圈；42、叶根；51、气流入口；52、气流出口；53、水平气流通道；54、截面；55螺栓孔；56、榫槽；57、竖直气流通道；71、流量控制开关；72、空气压缩机管道；81、流量控制阀；82、压力测量装置；83、输气管道。
具体实施方式
为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在申请文件中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
实施例：参见图1至图5，本实施方式的一种用于叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置，包括试验台架1、测量单元2、叶身夹具3、叶片4、叶根夹具5、液压系统6、空气压缩机7和空气储存单元8；所述试验台架1的顶部由上至下依次连接有测量单元2和叶身夹具3，通过螺栓连接；叶身夹具3与叶片4连接，叶片4通过叶根42与叶根夹具5上开设的榫槽56的相互配合实现与叶根夹具5的相连，叶根夹具5与液压系统6通过相连；空气压缩机7通过空气压缩机管道72与空气储存单元8连接，并在空气压缩机管道72上设置流量控制开关71，空气储存单元8通过输气管道83与叶根夹具5的气流入口51相连，并在输气管道83上依次设置流量控制阀81与压力测量装置82；叶根夹具5具有气流入口51、水平气流通道53、竖直气流通道57及气流出口52，气流由气流入口51进入，依次流经水平气流通道53、竖直气流通道57，由气流出口52流出，最终进入叶片内部流道，电磁感应线圈41缠绕于叶片4上，液压系统6安装在试验台架1的底部。
更为具体地：如图4，叶根夹具5上共设置两个气流入口51，分布于榫槽56两侧，位于叶根夹具5前后方向的中间位置，上下方向的三分之一高度处。
更为具体地：如图4，叶根夹具5上设置两个气流出口52，分布于榫槽56底部的两端，气流出口52的圆心延榫槽56的方向，距榫槽56边缘的距离为榫槽56总长度的1/9。
更为具体地：如图4，叶根夹具5上气流入口51具有水平气流通道53，气流出口52具有竖直气流通道57，水平气流通道53水平设置，竖直气流通道竖直设置，水平气流通道53与竖直气流通道57位于相同的截面54。
更为具体地：如图4，叶根夹具5上每个气流入口51依次通过水平气流通道53、竖直气流通道57与较近的气流出口52连接，在叶根夹具5内部，共形成2道完整的气流通道。
更为具体地：如图4，叶根夹具5的榫槽56的具体截面形式不限于纵树型叶根，也可为燕尾型叶根、T型叶根等形式。
更为具体地：如图5，具有螺栓孔55，用于连接液压系统6。
更为具体地：如图1，该叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置可以通过液压系统6来模拟旋转离心力，通过电磁感应线圈41来模拟高温环境，通过叶根夹具5、空气压缩机7及空气储存单元8来模拟叶片内部气流。
更为具体地：如图2，叶片所需的空气量通过调整流量控制阀81进行控制，利用压力测量装置82进行进气压力的监控。
虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。
Claims (7)
1.一种用于叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置，包括试验台架（1）、测量单元（2）、叶身夹具（3）、叶片（4）、叶根夹具（5）、液压系统（6）、空气压缩机（7）和空气储存单元（8）；所述试验台架（1）的顶部由上至下依次连接有测量单元（2）和叶身夹具（3），通过螺栓连接；叶身夹具（3）与叶片（4）连接，叶片（4）通过叶根（42）与叶根夹具（5）上开设的榫槽（56）的相互配合实现与叶根夹具（5）的相连，叶根夹具（5）与液压系统（6）相连；空气压缩机（7）与空气储存单元（8）连接，空气储存单元（8）与叶根夹具（5）的气流入口（51）相连；其特征在于：叶根夹具（5）具有气流入口（51）、水平气流通道（53）、竖直气流通道（57）及气流出口（52），气流由气流入口（51）进入，依次流经水平气流通道（53）、竖直气流通道（57），由气流出口（52）流出，最终进入叶片内部流道，电磁感应线圈（41）缠绕于叶片（4）上；
每个气流入口（51）依次通过水平气流通道（53）、竖直气流通道（57）与临近的气流出口（52）连接，在叶根夹具（5）内形成两道完整的气流通道；
所述叶根夹具（5）的底部具有螺栓孔（55），用于螺纹连接液压系统（6）；
叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置通过液压系统来模拟旋转离心力，通过电磁感应线圈来模拟高温环境，通过叶根夹具、空气压缩机及空气储存单元来模拟叶片内部气流，通过在叶片夹具位置设置气流通道，为叶片内部通道供气，达到模拟真实运行环境的目的。
2.根据权利要求1所述的一种用于叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置，其特征在于：所述叶根夹具（5）上共设置两个气流入口（51），分布于榫槽（56）两侧，位于叶根夹具（5）前后方向的中间位置，上下方向的三分之一高度处。
3.根据权利要求2所述的一种用于叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置，其特征在于：所述叶根夹具（5）上设置两个气流出口（52），分布于榫槽（56）底部的两端，气流出口（52）的圆心延榫槽（56）的方向，距榫槽（56）边缘的距离为榫槽（56）总长度的1/9。
4.根据权利要求1所述的一种用于叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置，其特征在于：所述叶根夹具（5）的榫槽（56）的具体截面形式为纵树型叶根、燕尾型叶根、或T型叶根。
5.根据权利要求1所述的一种用于叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置，其特征在于：所述空气储存单元（8）通过输气管道（83）与叶根夹具（5）的气流入口（51）相连，并在输气管道（83）上依次设置流量控制阀（81）与压力测量装置（82）。
6.根据权利要求1所述的一种用于叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置，其特征在于：所述叶身夹具（3）分为两半，通过螺栓紧固扣合在叶片（4）上。
7.根据权利要求5所述的一种用于叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置，其特征在于：所述空气压缩机（7）通过空气压缩机管道（72）与空气储存单元（8）连接，并在空气压缩机管道（72）上设置流量控制开关（71）。
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