CN111006950B - 一种涡轮榫接结构光弹实验加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮榫接结构光弹实验加载装置，包括底座组件、可移动导向组件以及加载和测力组件，底座组件包括底座和固定连接于底座顶部的支架，涡轮榫接结构的榫槽固接在底座上；可移动导向组件包括曲线滑轨、曲线滑块对以及导向件，导向件的移动轨迹与涡轮盘同圆心；所述加载和测力组件包括直线滑轨、直线滑块以及加载和测力装置；其中，传力绳的一端连接于涡轮榫接结构的多个榫头，另一端经过导向件导向后竖直连接于加载和测力装置；并且榫槽、多个榫头以及传力绳位于同一竖直平面内。本发明提供了较高的加载精度，同时适配范围广，可以适应多种型号发动机涡轮光弹实验的要求。

Description

一种涡轮榫接结构光弹实验加载装置

技术领域

本发明属于燃气轮机涡轮榫接结构应力分析领域，特别涉及一种燃气轮机涡轮叶片/轮盘榫接结构光弹实验的加载装置。

背景技术

光弹实验是一种将光弹性法与全息照相相结合，用于应力分析的方法。目前已有针对涡轮叶/盘榫接结构光弹实验的加载装置，其通过砝码加载(下图中F)，定滑轮转向，实现对有一定周向角度的榫接光弹实验件进行加载，其原理图见图1。

然而这种加载装置具有加载通过砝码，不能实现连续加载；以及三个力通过牵引绳和力矩平衡的原理加力，同时忽略重力的影响，针对每个榫头，容易出现较大的加载误差的缺陷。

发明内容

为此，本发明设计了一种燃气轮机涡轮叶片/轮盘榫接结构光弹实验的加载装置，使用可以在曲线导轨上移动的导向滑轮结构，使得沿各种方向的拉力可以最终转为竖直方向；以及在夹具上部设计多个施力和测力装置，并可以通过这些装置下方的滑轨/滑块移动几个装置的位置，从而可以保证施力和测力装置和滑轮导向后的传力绳处于同一竖直线上。

本发明提供了一种涡轮榫接结构光弹实验加载装置，包括底座组件、可移动导向组件以及加载和测力组件，

所述底座组件包括底座和固定连接于所述底座顶部的支架，涡轮榫接结构的榫槽固接在所述底座上；所述可移动导向组件包括曲线滑轨、曲线滑块对以及导向件，所述曲线滑轨固连于所述支架上部，所述导向件通过所述曲线滑块对可移动安装于所述曲线滑轨上，所述导向件的移动轨迹与涡轮盘同圆心；所述加载和测力组件包括直线滑轨、直线滑块以及第一加载和测力装置，所述直线滑轨固连于所述支架顶部，所述第一加载和测力装置通过所述直线滑块可移动安装于所述直线滑轨上；

其中，传力绳的一端连接于涡轮榫接结构的多个榫头，另一端经过所述导向件导向后竖直连接于所述第一加载和测力装置；并且榫槽、多个榫头以及传力绳位于同一竖直平面内。

在一些实施方式中，还可以包括榫槽夹持组件，所述榫槽夹持组件包括凹型槽条、设置于所述凹型槽条的两侧壁上的多个通孔以及设置于所述凹型槽条底部的多个通孔；

所述凹型槽条的两侧壁上的多个通孔与榫槽底部的孔相配合，以通过紧固螺栓将榫槽夹持于所述凹型槽条的凹槽中；所述凹型槽条底部的多个通孔与所述底座上预设的通孔相配合，以通过紧固螺栓将榫槽夹持组件固连于所述底座上。

在一些实施方式中，所述可移动导向组件可以包括两个曲线滑轨、多个曲线滑块对以及多个导向件，各导向件包括导向定滑轮以及滑轮架，所述两个曲线滑轨分别固连于所述支架上部的前后两侧，各曲线滑块对可移动地且两两相对安装于所述两个曲线滑轨的内侧，所述导向定滑轮通过所述滑轮架固连于相应的曲线滑块对之间。

在一些实施方式中，所述加载和测力组件可以包括两个直线滑轨、两个横梁、多个直线滑块以及多个第一加载和测力装置，各直线滑轨通过相应的横梁固连于所述支架的顶部，所述多个直线滑块可移动安装于所述两个直线滑轨上，各第一加载和测力装置固连于相应的直线滑块顶部。

在一些实施方式中，所述加载和测力组件还可以包括固连于所述两个直线滑轨之一上的固定块以及固连于所述固定块顶部的第二加载和测力装置，连接于涡轮榫接结构中线上的榫头的传力绳直接竖直连接于所述第二另一加载和测力装置。

在一些实施方式中，所述多个直线滑块可以交替安装于所述两个直线滑轨上。

在一些实施方式中，所述支架可以为一对折形竖板，所述一对折形竖板分别安装于所述底座顶部的左右两端，整体截面呈上宽下窄形状。

在一些实施方式中，所述支架上部的前后侧面上沿高度间隔设置有多个曲线滑轨安装孔。

在一些实施方式中，所述第一加载和测力装置和所述第二加载和测力装置可以通过手轮向上牵引传力绳。

本发明的有益效果：

1)本发明可以呈一定角度，沿径向对榫接结构施加拉力，并且可以连续施拉；

2)本发明可以同时对多个榫头施加大小相等的拉力，且可以准确读取拉力大小，提高了榫接结构各模拟叶片的加载精度；

3)本发明可以适应多种型号发动机涡轮光弹实验要求。

附图说明

图1为现有技术榫接结构光弹实验的加载原理图；

图2为本发明实施例的涡轮榫接结构光弹实验加载装置的结构示意图；

图3为图2的分解图；

图4为本发明实施例的底座装置的结构示意图；

图5(a)和(b)分别为本发明实施例的榫槽夹持组件的主视图和侧视图；

图6为本发明实施例的可移动导向组件的结构示意图；

图7为图6的平面俯视图；

图8为本发明实施例的加载和测力组件的结构示意图；

图9(a)-(d)分别为本发明实施例的加载和测力装置的主视图、右视图、俯视图和侧视图；

图10为本发明实施例的涡轮榫接结构光弹实验加载原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步描述本发明，应该理解，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。试验件分为榫头和榫槽两个部分，为方便说明，本实施例中以具有三个榫头的试验件为例。

如图2和图3所示，本实施例提供的涡轮榫接结构光弹实验加载装置包括底座组件1、可移动导向组件2、加载和测力组件3以及榫槽夹持组件4。试验件的榫头由上方传力绳T牵引，传力绳T经过可移动导向组件2导向后竖直连接到加载和测力组件3，同时榫槽由榫槽夹持组件4固定在底座组件1上。

在本实施例中，底座组件1包括底座11和支架12，底座11平放于工作台上并且其上设置有两个通孔，支架12为一对折形竖板，其分别安装于底座11顶部的左右两端，如图4所示。特别地，支架12整体截面呈上宽下窄形状，以便适配一定尺寸范围的试验件。

如图5所示，榫槽夹持装置4包括凹型槽条、设置于凹型槽条的两侧壁上的对称分布的七个通孔以及设置于凹型槽条底部的两个通孔。在本实施例中，利用七个紧固螺栓，通过凹型槽条的侧壁上的七个通孔以及榫槽底部的七个孔配合，将榫槽夹持于凹型槽条的凹槽中。同时利用两个紧固螺栓，通过凹型槽条的底部的两个通孔以及底座11上预设的两个通孔(如图4所示)，将榫槽夹持组件4固连于底座11上。有利地，凹型槽条的两个侧壁上分别设置有开口，以为拧紧中部的紧固螺栓而预留位置，防止紧固螺栓的头部卡住，开口的数量可以根据榫槽底部孔的数量设置，图5示出了凹型槽条的各侧壁上分别设置有两个开口。

如图6和7所示，可移动导向组件2包括两个曲线滑轨21、两个曲线滑块对22、两个导向定滑轮23以及两个滑轮架24。两个曲线滑轨21分别固连于支架12上部的前后两侧，两个曲线滑块对22可移动地且两两相对安装于两个曲线滑轨21的内侧，两个导向定滑轮23通过滑轮架24分别固连于两个曲线滑块对22之间。特别地，导向定滑轮23的移动轨迹S与涡轮盘S’同圆心，如图10所示。

有利地，支架12上部的前后侧面上可以沿高度方向间隔设置有多个曲线滑轨安装孔121，以便适配一定尺寸范围的试验件，如图4所示。

如图8所示，加载和测力组件3包括两个直线滑轨31、两个横梁32、两个直线滑块33、三个加载和测力装置34，34’以及固定块35。两个直线滑轨31分别通过两个横梁32固连于支架12顶部的前后两侧，两个直线滑块33可移动安装于两个直线滑轨31上，固定块35固连于其中一个直线滑轨31上，三个加载和测力装置34，34’分别固连于两个直线滑块33和固定块35的顶部。特别地，连接于涡轮榫接结构中线上的榫头的传力绳直接竖直连接于固定块35顶部的加载和测力装置34’。在一些实施例中，根据涡轮试验件结构，加载和测力组件3可以仅包括直线滑块33。

有利地，直线滑块33和固定块35可以交替安装于两个直线滑轨31上，以使整个加载装置在施力过程中保持稳定。

在本实施例中，如图9所示，加载和测力装置34，34’可以通过手轮向上牵引传力绳T对榫接结构施加拉力，同时其上方设置有拉力计，该拉力计通过数据线连接到台式计算机读取数据，从而实现准确施加和读取拉力大小。

下面通过具体的加载过程来详细说明本发明，具体包括如下步骤：

1)将榫槽通过榫槽夹持组件4固定在底座11上，并水平将榫头插入榫槽；

2)将传力绳T的一端连接榫头上方的孔，另一端绕过导向定滑轮23连接加载和测力装置34，同时将涡轮榫接结构中线上的榫头的传力绳的另一端直接竖直连接于加载和测力装置34’(若不适用则忽略此操作)；

3)调整导向定滑轮23所在的曲线滑块对22的位置，使得传力绳与其所连接榫头的对称轴重叠，之后固定曲线滑块对22；

4)调整直线滑块33的位置，使得经过导向定滑轮23导向后的传力绳竖直连接到到加载和测力装置34；

5)利用加载和测力装置上的手轮和拉力计开始施加拉力并读取数值。

显然，为了满足偶然性和特定要求，本领域技术人员在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以对本发明的实施例做出若干变型和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种涡轮榫接结构光弹实验加载装置，其特征在于，包括底座组件(1)、可移动导向组件(2)以及加载和测力组件(3)，

所述底座组件(1)包括底座(11)和固定连接于所述底座(11)顶部的支架(12)，涡轮榫接结构的榫槽固接在所述底座(11)上；所述可移动导向组件(2)包括曲线滑轨(21)、曲线滑块对(22)以及导向件，所述曲线滑轨(21)固连于所述支架(12)上部，所述导向件通过所述曲线滑块对(22)可移动安装于所述曲线滑轨(21)上，所述导向件的移动轨迹与涡轮盘同圆心；所述加载和测力组件(3)包括直线滑轨(31)、直线滑块(33)以及第一加载和测力装置(34)，所述直线滑轨(31)固连于所述支架(12)顶部，所述第一加载和测力装置(34)通过所述直线滑块(33)可移动安装于所述直线滑轨(31)上；

其中，传力绳一端连接于涡轮榫接结构的多个榫头，另一端经过所述导向件导向后竖直连接于所述第一加载和测力装置(34)；并且榫槽、多个榫头以及传力绳位于同一竖直平面内。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括榫槽夹持组件(4)，所述榫槽夹持组件(4)包括凹型槽条、设置于所述凹型槽条的两侧壁上的多个通孔以及设置于所述凹型槽条底部的多个通孔；

所述凹型槽条的两侧壁上的多个通孔与榫槽底部的孔相配合，以通过紧固螺栓将榫槽夹持于所述凹型槽条的凹槽中；所述凹型槽条底部的多个通孔与所述底座(11)上预设的通孔相配合，以通过紧固螺栓将榫槽夹持组件(4)固连于所述底座(11)上。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可移动导向组件(2)包括两个曲线滑轨(21)、多个曲线滑块对(22)以及多个导向件，各导向件包括导向定滑轮(23)以及滑轮架(24)，所述两个曲线滑轨(21)分别固连于所述支架(12)上部的前后两侧，各曲线滑块对(22)可移动地且两两相对安装于所述两个曲线滑轨(21)的内侧，所述导向定滑轮(23)通过所述滑轮架(24)固连于相应的曲线滑块对(22)之间。

4.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述加载和测力组件(3)包括两个直线滑轨(31)、两个横梁(32)、多个直线滑块(33)以及多个第一加载和测力装置(34)，各直线滑轨(31)通过相应的横梁(32)固连于所述支架(12)的顶部，所述多个直线滑块(33)可移动安装于所述两个直线滑轨(31)上，各第一加载和测力装置(34)固连于相应的直线滑块(33)顶部。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述加载和测力组件(3)还包括固连于所述两个直线滑轨(31)之一上的固定块(35)以及固连于所述固定块(35)顶部的第二加载和测力装置(34’)，连接于涡轮榫接结构中线上的榫头的传力绳直接竖直连接于所述第二加载和测力装置(34’)。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述多个直线滑块(33)交替安装于所述两个直线滑轨(31)上。

7.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述支架(12)为一对折形竖板，所述一对折形竖板分别安装于所述底座(11)顶部的左右两端，整体截面呈上宽下窄形状。

8.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述支架(12)上部的前后侧面上沿高度间隔设置有多个曲线滑轨安装孔(121)。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一加载和测力装置(34)和所述第二加载和测力装置(34’)通过手轮向上牵引传力绳。

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