CN111795792B - 航空发动机大直径u形管路振动疲劳试验台及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于振动疲劳测试技术领域，具体涉及一种航空发动机大直径U形管路振动疲劳试验台及其使用方法，包括承载平台、卡具装持机构、热梯度结构、多点振动激励结构、温度控制器和多个温度传感器。本发明能够测试航空发动机大直径U形管路在热梯度和多点激励环境下的振动疲劳强度。

Description

航空发动机大直径U形管路振动疲劳试验台及其使用方法

技术领域

本发明属于振动疲劳测试技术领域，具体涉及航空发动机大直径U形管路振动疲劳试验台及其使用方法。

背景技术

航空发动机管路类型众多、构型复杂，通常发挥着为发动机运输燃料，提供油压等作用。其中，“U”型管路由于方向调整方便、易于支撑和布局优化，因而被大量应用。然后，由于航空发动机工况的复杂多变，例如，恶劣的振动和热梯度环境不仅容易导致各种管路出现振动超标、大变形、而且容易引发裂纹损伤、疲劳损坏等问题，严重的情况下还会引起燃料泄漏，造成整个发动机动力性能的瘫痪、进而酿成重大安全事故。因此，有必要研发专用的试验台，对其振动疲劳性能进行检测和评估，以便为管路系统在发动机上的可靠服役和稳定运行，奠定结实基础。为了有效的对航空发动机管路的振动疲劳寿命进行测试，需要设计并开发能模拟热梯度和多点激励等环境并振动航空发动机管路的实验装置或系统。

目前，人们在航空发动机管路振动疲劳的领域进行了深入研究，已经设计了一些针对发动机管路振动疲劳的实验装置或测试方法，但依旧存在一些问题，。例如，CN201710767723.8中设计的液压管路疲劳试验系统主要利用电磁式振动台进行激振，无法模拟多点振动激励形式。专利CN 201720254336.X发明了一种空间管路的振动试验夹具，其通过连接装置和调节装置，可灵活调节对管路的夹持方向，但其采用的螺栓夹紧设计，容易对被夹持的管路产生过大变形，进而对管路产生结构损伤，另外该套夹具也无法模拟实现多点振动激励载荷的传递。

专利CN201820350881.3提供了一种振动装置，该装置由至少一组的多点振动器组成，每组多点振动器由一个驱动电机独立控制振动，可实现分布在不同位置，再根据实际需要采用不同的振动频率，但该振动装置产生振动是靠旋转一根带有偏心块的旋转轴，产生的振动激励载荷在各个方向上分布均匀，对传振结构的要求很高，对于管路来说，每根不同直径的管路都需要不同的传振结构，无法适用与各个直径的管路多点振动激励。专利CN201720947719.5设计了一种单振动台实现多点激励的转换装置，该转换装置包括连接机构和子振动机构，能够实现单振动台对大跨度空间结构模型的多点激励，但无法满足小型管路的多点振动激励的需要。

专利CN201410154089.7，专利CN201110362075.0，只是公布了对航空发动机管路开展振动疲劳测试的方法以及对振动数据的分析方法，并未提供多点振动激励载荷作用下管路的振动疲劳测试装置，也未考虑温度载荷的影响。另外，上述装置都没有考虑U形管路的形状影响，无法满足多点振动激励形式下，对航空发动机U形管路开展疲劳测试的迫切需求。

另外，人们也设计了许多可实现温度梯度控制的装置。例如，利CN201510487142.X针对大型航天器机构，设计了能模拟环境温度梯度的装置，但温度装置的范围仅限与于±100℃，对于航空发动机管路正常运行时达到的几百度的高温梯度环境无法模拟，也并未考虑复杂的管路形状，以及与多点振动激励载荷的协调作用。专利CN201910214007.6提供了一种风洞温度梯度控制装置，其可在较大的环境中实现对空气的加热，进而达到空气温度梯度的有效控制，但其使用的温差栅格、温度传感器组件和温度控制器并未考虑零下温度梯度的影响，且无法针对小型结构的局部表面进行温差控制。专利CN201920999988.5设计了一种快速形成温度梯度的冷却装置，其控制冷却箱内空气来营造温度梯度环境，无法实现管路结构的局部表面进行温度梯度控制的目标。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种航空发动机大直径U形管路振动疲劳试验台及其使用方法，能够测试航空发动机大直径U形管路在热梯度和多点激励环境下的振动疲劳强度。

具体技术方案如下：

航空发动机大直径U形管路振动疲劳试验台，包括承载平台、卡具装持机构、热梯度结构、多点振动激励结构、温度控制器和多个温度传感器。

所述承载平台包括平台主体、可移动导轨、导轨挡板、柜门、工作板、激振结构承载平台；所述工作板上有一固定导轨，中心处有矩形腔，且正面的两侧分别开有垂直于正面的L形凹槽，在L型凹槽的两侧有两个螺纹孔；所述的可移动导轨底部有一矩形突出块使可移动导轨两端呈L形；工作板通过电焊焊接在平台主体的上，可移动导轨底部的矩形突出块通过间隙配合限制在工作板的L形凹槽中；所述导轨挡板通过螺栓固定在工作板上的螺纹孔处，并确保可移动导轨不会脱离工作板；在平台主体的柜体底面开有一U形导轨，所述U形导轨由两条竖直导轨和一体半圆形导轨组成，开口向上且导轨的竖直部分与平台主体的正面垂直，激振结构承载平台通过间隙配合限制在U形导轨内。

所述卡具装持结构包括U形管直管部分卡具、U形管弯管部分卡具和卡具支撑结构，U形管直管部分卡具和U形管弯管部分卡具分别安装在上述可移动导轨和固定导轨中，使U形管直管部分卡具既能左右移动，又能前后移动，U形管弯管部分卡具只能左右移动；为防止U形管在装卡是发生明显的塑性形变，试验台还培有管路支撑装置，所述管路支撑装置由多个管路支撑结构组成，管路支撑结构包括连接件，支撑件和支撑管，所述连接件表面有圆孔，所述支撑管表面有空腔，空腔由内部较大的矩形腔和外部较小的矩形腔组成且支撑管内部有圆柱形管道用于与液压泵连通，所述支撑件底部两边有突出块；所述支撑件通过间隙配合限制在支撑管的空腔中且底部与空腔底部有弹簧连接，所述连接件通过螺栓与前后两根支撑管固定，螺栓安装在连接件和支撑管上的圆孔中；当管路支撑装置安装时，打开与管路支撑装置连通的液压泵，液压泵输送油液到管路支撑结构，油液推动支撑件直到接触U形管内壁，当拆卸管路支撑装置时，关闭液压泵与支撑件连接的弹簧将支撑件推回起始位置；

所述U形管直管部分卡具包括卡盘底座、卡盘外壳、齿圈、副齿和卡爪；所述卡盘底座中心处有一圆柱体，在顶端开有圆柱腔，所述齿圈与卡爪接触的表面有突出块，所述卡爪与齿圈接触的表面有凹槽；卡盘底座通过间隙配合限制在上述可移动导轨内，副齿通过间隙配合限制在卡盘底座的圆柱腔内，齿圈通过间隙配合限制在卡盘底座中心处的圆柱体上，卡爪通过间隙配合限制在卡盘外壳的对应凹槽中且卡爪上的凹槽要与齿圈上的突出块间隙配合，卡盘外壳通过螺栓安装在卡盘底座对应位置；

所述U形管弯管部分卡具包括卡具底座、旋转卡端、移动卡端、滑动件和滑动轨道，所述移动卡端顶端表面有一矩形腔，矩形腔两侧各开有一U形导轨，该导轨由两条竖直导轨和一水平导轨组成竖直导轨与移动卡端顶端表面垂直；卡具底座通过间隙配合限制在上述固定导轨上，卡具底座上的圆柱体带有螺纹，旋转卡端和移动卡端均通过间隙配合限制在卡具底座上的圆柱体上，旋转卡端通过螺母固定在圆柱体上任意位置，滑动轨道通过螺栓固定在旋转卡端上，旋转卡端和移动卡端两侧的圆柱体均通过间隙配合限制于滑动轨道上，移动卡端可沿滑动轨道上下移动，且可通过螺母将其固定在任意位置；所述滑动件通过间隙配合限制在移动卡端上的U形导轨上，并通过螺母固定；安装U形管时，转动U形管直管部分卡具上的副齿，副齿带动齿圈转动，齿圈通过与卡爪配合的突出块带动卡爪移动，直至卡爪固定住U形管直管部分；转动U形管直管卡具上的旋转卡端和移动卡端，使移动卡端上的矩形腔内侧与U形管弯管部分相切，移动滑动件，使滑动件与U形管弯管部分接触，拧紧螺母，使滑动件、旋转卡端和移动卡端固定。

所述多点振动激励结构包括激振结构和传振结构，所述激振结构安装于上述激励结构承载平台上；所述激振结构包括激振箱箱体、激振箱箱盖、轴承端盖、两根带有偏心块的旋转轴、螺纹轴和滑动块；所述激振箱箱箱体前后表面均开有圆孔，激振箱箱体通过过盈配合限制于上述激振结构承载平台，两根旋转轴通过深沟球轴承固定在激振箱箱体圆孔上，激振箱箱盖通过螺栓固定在激振箱箱体上，滑动块通过间隙配合限制在激振箱箱盖的凹槽中，螺纹轴通过螺母固定在滑动块和激振箱箱盖上；所述传振结构包括传振杆、定位销、滑动杆和圆箍，传振杆通过间隙配合限制在螺纹轴上，滑动杆通过间隙配合限制在传振杆上，圆箍通过定位销固定在滑动杆上；所述螺纹轴上可安装多个传振杆，所述U形导轨上可安装多个激振结构；所述激振结构中的两根旋转轴之间存在150°～210°的相位角，使旋转轴转动时产生的水平方向的激励相互抵消，只保留竖直方向上的激励；可在平台主体的柜体底面的U形导轨上安装多个激振结构承载平台和激振结构或者在激振结构的螺纹轴上安装多个传振结构来满足测试需要。

所述热梯度结构包括冷却结构、加热结构和固定结构；所述固定结构包括固定环、固定爪和固定环外壳；所述冷却结构在顶部和左侧均有圆柱形突出块，突出块中心处开有圆孔，左侧的突出块和上面圆孔的直径比顶部的大，内部还有圆环形的空腔，突出块上的孔与空腔连通，所述加热结构由两个对称的零件组成，该零件在顶部和左侧均有圆柱形突出块，突出块中心处开有圆孔，表面开有整体呈圆环形的半圆槽，两个零件通过螺栓固定在一起组成了加热结构；所述固定环由左右两个相互对称的零件组成，该零件通过定位销固定在一起，零件中心处有圆柱形槽且开有空腔，空腔由内部较大的矩形腔和外部较小的矩形腔组成，圆柱形槽用于安装冷却结构或加热结构，所述固定爪底部两边有突出块所述固定环与固定环外壳中心均有圆孔；所述固定爪通过间隙配合限制在固定环上的空腔中且固定爪与空腔底部有弹簧连接，所述固定环外壳通过螺栓固定在固定环上；所述冷却结构和加热结构均安装有温度传感器用于检测被加热或冷却的管路部分的温度，冷却结构左侧的圆孔连接输送液氮的泵，加热结构空腔内部安装电阻丝，当冷却结构或加热结构将对应的管路部分冷却或加热到指定温度，再通过U形管自身的热传递来使U形管处于热梯度环境下。

航空发动机大直径U形管路振动疲劳试验台的使用方法，具体包括如下步骤：

(1)将试验体U形管安装在U形管直管卡具和U形管弯管卡具上，将热梯度结构安装在U形管上；

(2)根据U形管确定管路支撑装置需要的管路结构数量并进行组装，将组装好后的管路支撑装置放入待测U形管中，进行固定；

(3)根据测试要求确定激振机构和传振结构的安装数量并进行安装；

(4)接通加热结构电源，用管路连接好冷却结构与液氮输送泵，检测温度传感器是否正常工作以及液氮管道的密封性是否符合要求；

(5)接通激振结构电源，进行调整，使之符合实验要求；

(6)待加热结构和冷却结构处的U形管的温度达到设实验所需温度并趋于稳定后，激振结构开始工作；

(7)检测装置记录实验数据；

(8)关闭加热结构和激振结构电源，关闭液氮输送泵，待试验台内部温度达到室温后试验结束。

与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

本发明提供的考虑热梯度和多点激励环境下的航空发动机大直径管路振动疲劳试验台主要用于测试管路内壁直径在25-40mm范围内的U形管的振动疲劳强度，试验台设计的卡具装持装置由U形管直管部分卡具和U形管弯管部分卡具组成，U形管直管部分卡具安装在的滑轨中使直管部分卡具能夹持住不同弯曲半径的U形管的直管部分，U形管弯管部分卡具安装在固定导轨上且能旋转使U形管弯管部分卡具能卡持住于不同弯曲半径的U形管的弯管部分，U形管直管部分卡具安装在的滑轨能前后移动使卡具装持装置固定住不同长度的U形管，因此卡具装持装置能适用于管路内壁直径在25-40mm范围内的任意长度和弯曲半径的U形管，试验台上的管路支撑装置由多个管路支撑结构组成，能适用于不同长度的U形管，能有效防止管路在装卡时被压溃；试验台设计的多点振动激励装置由多个激振结构和多个传振结构组成可根据需要确定安装的激振结构和传振结构的数量，多个激振结构能产生不同振动频率的激励，多个传振结构能将激励传递到U形管任意位置，因此，多点振动激励结构能满足模拟U形管正常工作时所处的多点激振环境的需要；试验台设计的热梯度结构能形成-50°到900°的温度梯度，由于热梯度结构是直接安装在U形管任意位置，可以对管路的局部表面进行温度梯度控制。

附图说明

图1为试验台总体结构示意图；

图2为试验台内部局部结构示意图；

图3为多点振动激励结构的激振结构的结构示意图；

图4为多点振动激励结构的激振结构剖视图；

图5为多点振动激励结构的传振结构的结构示意图；

图6为U形管直管卡具视图；

图7为U形管直管卡具剖视图；

图8为U形管弯管卡具视图；

图9为支撑结构视图；

图10为支撑结构剖视图；

图11为固定结构视图；

图12为冷却结构视图；

图13为冷却结构剖视图；

图14为加热结构视图；

图15为单个加热结构视图；

图16为管路支撑装置工作时透视图；

图中，1-承载平台；2-可移动导轨；3-工作板；4-导轨挡板；5-柜门；6-平台主体；7-激振结构承载平台；8-螺纹轴；9-滑动块；10-激振箱箱盖；11-轴承端盖；12-旋转轴；13-激振箱箱体；14-圆箍；15-定位销；16-滑动杆；17-传振杆；18-副齿；19-卡盘底座；20-卡爪；21-卡盘外壳；22-齿圈；23-旋转卡端；24-滑动轨道；25-移动卡端；26-滑动件；27-卡具底座；28-连接件；29-支撑件；30-支撑管；31-固定环；32-固定环外壳；33-固定爪；34-冷却结构；35-加热结构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不受附图所限。

本发明中冷却结构和加热结构安装的温度传感器均为PT-100型温度传感器。

图1为试验台总体结构示意图，图2为试验台内部局部结构示意图，如图所示，本发明航空发动机大直径U形管路振动疲劳试验台，包括承载平台1、卡具装持机构、热梯度结构、多点振动激励结构、温度控制器和多个温度传感器。

所述承载平台1包括平台主体6、可移动导轨2、导轨挡板4、柜门5、工作板3、激振结构承载平台7；所述工作板3上有一固定导轨，中心处有矩形腔，且正面的两侧分别开有垂直于正面的L形凹槽，在L型凹槽的两侧有两个螺纹孔；所述的可移动导轨底部有一矩形突出块使可移动导轨两端呈L形；工作板3通过电焊焊接在平台主体6的上，可移动导轨2底部的矩形突出块通过间隙配合限制在工作板3的L形凹槽中；所述导轨挡板4通过螺栓固定在工作板3上的螺纹孔处，并确保可移动导轨2不会脱离工作板3；在平台主体6的柜体底面开有一U形导轨，所述U形导轨由两条竖直导轨和一体半圆形导轨组成，开口向上且导轨的竖直部分与平台主体的正面垂直，激振结构承载平台7通过间隙配合限制在U形导轨内。

图6为U形管直管卡具视图，图7为U形管直管卡具剖视图，图8为U形管弯管卡具视图，如图所示，所述卡具装持结构包括U形管直管部分卡具、U形管弯管部分卡具和卡具支撑结构，U形管直管部分卡具和U形管弯管部分卡具分别安装在上述可移动导轨2和固定导轨中，使U形管直管部分卡具既能左右移动，又能前后移动，U形管弯管部分卡具只能左右移动；为防止U形管在装卡是发生明显的塑性形变。图9为支撑结构视图，图10为支撑结构剖视图，图16为管路支撑装置工作时透视图，如图所示，试验台还培有管路支撑装置，所述管路支撑装置由多个管路支撑结构组成，管路支撑结构又由连接件28，支撑件29，支撑管30组成，所述连接件28表面有圆孔，所述支撑管30表面有空腔，空腔由内部较大的矩形腔和外部较小的矩形腔组成且支撑管内部有圆柱形管道用于与液压泵连通，所述支撑件29底部两边有突出块；所述支撑件29通过间隙配合限制在支撑管30的空腔中且底部与空腔底部有弹簧连接，所述连接件28通过螺栓与前后两根支撑管固定，螺栓安装在连接件28和支撑管30上的圆孔中；当管路支撑装置安装时，打开与管路支撑装置连通的液压泵，液压泵输送油液到管路支撑结构，油液推动支撑件直到接触U形管内壁，当拆卸管路支撑装置时，关闭液压泵与支撑件连接的弹簧将支撑件推回起始位置；

所述U形管直管部分卡具包括卡盘底座19、卡盘外壳21、齿圈22、副齿18和卡爪20；所述卡盘底座19中心处有一圆柱体，在顶端开有圆柱腔，所述齿圈22与卡爪20接触的表面有突出块，所述卡爪20与齿圈22接触的表面有凹槽；卡盘底座19通过间隙配合限制在上述可移动导轨2内，副齿18通过间隙配合限制在卡盘底座19的圆柱腔内，齿圈22通过间隙配合限制在卡盘底座19中心处的圆柱体上，卡爪20通过间隙配合限制在卡盘外壳21的对应凹槽中且卡爪20上的凹槽要与齿圈22上的突出块间隙配合，卡盘外壳21通过螺栓安装在卡盘底座19对应位置；

所述U形管弯管部分卡具包括卡具底座27、旋转卡端23、移动卡端25、滑动件26和滑动轨道24，所述移动卡端25顶端表面有一矩形腔，矩形腔两侧各开有一U形导轨，该导轨由两条竖直导轨和一水平导轨组成竖直导轨与移动卡端顶端表面垂直；卡具底座27通过间隙配合限制在上述固定导轨上，卡具底座27上的圆柱体带有螺纹，旋转卡端23和移动卡端25均通过间隙配合限制在卡具底座27上的圆柱体上，旋转卡端23通过螺母固定在圆柱体上任意位置，滑动轨道24通过螺栓固定在旋转卡端23上，旋转卡端23和移动卡端25两侧的圆柱体均通过间隙配合限制于滑动轨道24上，移动卡端25可沿滑动轨道24上下移动，且可通过螺母将其固定在任意位置；所述滑动件26通过间隙配合限制在移动卡端25上的U形导轨上，并通过螺母固定；安装U形管时，转动U形管直管部分卡具上的副齿18，副齿18带动齿圈22转动，齿圈22通过与卡爪20配合的突出块带动卡爪20移动，直至卡爪20固定住U形管直管部分；转动U形管直管卡具上的旋转卡端23和移动卡端25，使移动卡端25上的矩形腔内侧与U形管弯管部分相切，移动滑动件26，使滑动件26与U形管弯管部分接触，拧紧螺母，使滑动件26、旋转卡端23和移动卡端25固定。

图3为多点振动激励结构的激振结构的结构示意图，图4为多点振动激励结构的激振结构剖视图，图5为多点振动激励结构的传振结构的结构示意图，如图所示，所述多点振动激励结构包括激振结构和传振结构，所述激振结构安装于上述激励结构承载平台7上；所述激振结构包括激振箱箱体13、激振箱箱盖10、轴承端盖11、两根带有偏心块的旋转轴12、螺纹轴8和滑动块9；所述激振箱箱箱体前后表面均开有圆孔，激振箱箱体13通过过盈配合限制于上述激振结构承载平台7，两根旋转轴12通过深沟球轴承固定在激振箱箱体13圆孔上，激振箱箱盖10通过螺栓固定在激振箱箱体13上，滑动块9通过间隙配合限制在激振箱箱盖10的凹槽中，螺纹轴8通过螺母固定在滑动块9和激振箱箱盖10上；所述传振结构包括传振杆17、定位销15、滑动杆16和圆箍14，传振杆17通过间隙配合限制在螺纹轴8上，滑动杆16通过间隙配合限制在传振杆17上，圆箍14通过定位销15固定在滑动杆16上；所述螺纹轴8上可安装多个传振杆17，所述U形导轨上可安装多个激振结构；所述激振结构中的两根旋转轴12之间存在150°～210°的相位角，使旋转轴12转动时产生的水平方向的激励相互抵消，只保留竖直方向上的激励；可在平台主体的柜体底面的U形导轨上安装多个激振结构承载平台和激振结构或者在激振结构的螺纹轴上安装多个传振结构来满足测试需要。

图11为固定结构视图，图12为冷却结构视图，图13为冷却结构剖视图，图14为加热结构视图，图15为单个加热结构视图，如图所示，所述热梯度结构包括冷却结构34、加热结构35和固定结构；所述固定结构包括固定环31、固定爪33和固定环外壳32；所述冷却结构在顶部和左侧均有圆柱形突出块，突出块中心处开有圆孔，左侧的突出块和上面圆孔的直径比顶部的大，内部还有圆环形的空腔，突出块上的孔与空腔连通，所述加热结构由两个对称的零件组成，该零件在顶部和左侧均有圆柱形突出块，突出块中心处开有圆孔，表面开有整体呈圆环形的半圆槽，两个零件通过螺栓固定在一起组成了加热结构；所述固定环由左右两个相互对称的零件组成，该零件通过定位销固定在一起，零件中心处有圆柱形槽且开有空腔，空腔由内部较大的矩形腔和外部较小的矩形腔组成，圆柱形槽用于安装冷却结构或加热结构，所述固定爪底部两边有突出块所述固定环与固定环外壳中心均有圆孔；所述固定爪通过间隙配合限制在固定环上的空腔中且固定爪与空腔底部有弹簧连接，所述固定环外壳通过螺栓固定在固定环上；所述冷却结构34和加热结构35均安装有PT-100型温度传感器用于检测被加热或冷却的管路部分的温度，冷却结构34左侧的圆孔连接输送液氮的泵，加热结构35空腔内部安装电阻丝，当冷却结构34或加热结构35将对应的管路部分冷却或加热到指定温度，再通过U形管自身的热传递来使U形管处于热梯度环境下。

航空发动机大直径U形管路振动疲劳试验台的使用方法，具体包括如下步骤：

(1)将试验体U形管安装在U形管直管卡具和U形管弯管卡具上，将热梯度结构安装在U形管上；

(2)根据U形管确定管路支撑装置需要的管路结构数量并进行组装，将组装好后的管路支撑装置放入待测U形管中，进行固定；

(3)根据测试要求确定激振机构和传振结构的安装数量并进行安装；

(4)接通加热结构电源，用管路连接好冷却结构与液氮输送泵，检测温度传感器是否正常工作以及液氮管道的密封性是否符合要求；

(5)接通激振结构电源，进行调整，使之符合实验要求；

(6)待加热结构和冷却结构处的U形管的温度达到设实验所需温度并趋于稳定后，激振结构开始工作；

(7)检测装置记录实验数据；

(8)关闭加热结构和激振结构电源，关闭液氮输送泵，待试验台内部温度达到室温后试验结束。

Claims (5)

1.航空发动机大直径U形管路振动疲劳试验台，其特征在于：包括承载平台、卡具装持机构、热梯度结构、多点振动激励结构、温度控制器和多个温度传感器；

所述承载平台包括平台主体、可移动导轨、导轨挡板、柜门、工作板、激振结构承载平台；所述工作板上有一固定导轨，中心处有矩形腔，且正面的两侧分别开有垂直于正面的L形凹槽，在L型凹槽的两侧有两个螺纹孔；所述的可移动导轨底部有一矩形突出块使可移动导轨两端呈L形；工作板通过电焊焊接在平台主体的上，可移动导轨底部的矩形突出块通过间隙配合限制在工作板的L形凹槽中；所述导轨挡板通过螺栓固定在工作板上的螺纹孔处，并确保可移动导轨不会脱离工作板；在平台主体的柜体底面开有一U形导轨，所述U形导轨由两条竖直导轨和一体半圆形导轨组成，开口向上且导轨的竖直部分与平台主体的正面垂直，激振结构承载平台通过间隙配合限制在U形导轨内。

2.根据权利要求1所述的航空发动机大直径U形管路振动疲劳试验台，其特征在于：所述卡具装持机构包括U形管直管部分卡具、U形管弯管部分卡具和卡具支撑结构，U形管直管部分卡具和U形管弯管部分卡具分别安装在所述可移动导轨和固定导轨中，使U形管直管部分卡具既能左右移动，又能前后移动，U形管弯管部分卡具只能左右移动；为防止U形管在装卡是发生明显的塑性形变，试验台还培有管路支撑装置，所述管路支撑装置由多个管路支撑结构组成，管路支撑结构包括连接件，支撑件和支撑管，所述连接件表面有圆孔，所述支撑管表面有空腔，空腔由内部较大的矩形腔和外部较小的矩形腔组成且支撑管内部有圆柱形管道用于与液压泵连通，所述支撑件底部两边有突出块；所述支撑件通过间隙配合限制在支撑管的空腔中且底部与空腔底部有弹簧连接，所述连接件通过螺栓与前后两根支撑管固定，螺栓安装在连接件和支撑管上的圆孔中；当管路支撑装置安装时，打开与管路支撑装置连通的液压泵，液压泵输送油液到管路支撑结构，油液推动支撑件直到接触U形管内壁，当拆卸管路支撑装置时，关闭液压泵与支撑件连接的弹簧将支撑件推回起始位置；

所述U形管直管部分卡具包括卡盘底座、卡盘外壳、齿圈、副齿和卡爪；所述卡盘底座中心处有一圆柱体，在顶端开有圆柱腔，所述齿圈与卡爪接触的表面有突出块，所述卡爪与齿圈接触的表面有凹槽；卡盘底座通过间隙配合限制在上述可移动导轨内，副齿通过间隙配合限制在卡盘底座的圆柱腔内，齿圈通过间隙配合限制在卡盘底座中心处的圆柱体上，卡爪通过间隙配合限制在卡盘外壳的对应凹槽中且卡爪上的凹槽要与齿圈上的突出块间隙配合，卡盘外壳通过螺栓安装在卡盘底座对应位置；

所述U形管弯管部分卡具包括卡具底座、旋转卡端、移动卡端、滑动件和滑动轨道，所述移动卡端顶端表面有一矩形腔，矩形腔两侧各开有一U形导轨，该导轨由两条竖直导轨和一水平导轨组成竖直导轨与移动卡端顶端表面垂直；卡具底座通过间隙配合限制在上述固定导轨上，卡具底座上的圆柱体带有螺纹，旋转卡端和移动卡端均通过间隙配合限制在卡具底座上的圆柱体上，旋转卡端通过螺母固定在圆柱体上任意位置，滑动轨道通过螺栓固定在旋转卡端上，旋转卡端和移动卡端两侧的圆柱体均通过间隙配合限制于滑动轨道上，移动卡端可沿滑动轨道上下移动，且可通过螺母将其固定在任意位置；所述滑动件通过间隙配合限制在移动卡端上的U形导轨上，并通过螺母固定；安装U形管时，转动U形管直管部分卡具上的副齿，副齿带动齿圈转动，齿圈通过与卡爪配合的突出块带动卡爪移动，直至卡爪固定住U形管直管部分；转动U形管直管卡具上的旋转卡端和移动卡端，使移动卡端上的矩形腔内侧与U形管弯管部分相切，移动滑动件，使滑动件与U形管弯管部分接触，拧紧螺母，使滑动件、旋转卡端和移动卡端固定。

3.根据权利要求1所述的航空发动机大直径U形管路振动疲劳试验台，其特征在于：所述多点振动激励结构包括激振结构和传振结构，所述激振结构安装于所述激振 结构承载平台上；所述激振结构包括激振箱箱体、激振箱箱盖、轴承端盖、两根带有偏心块的旋转轴、螺纹轴和滑动块；所述激振箱箱体前后表面均开有圆孔，激振箱箱体通过过盈配合限制于上述激振结构承载平台，两根旋转轴通过深沟球轴承固定在激振箱箱体圆孔上，激振箱箱盖通过螺栓固定在激振箱箱体上，滑动块通过间隙配合限制在激振箱箱盖的凹槽中，螺纹轴通过螺母固定在滑动块和激振箱箱盖上；所述传振结构包括传振杆、定位销、滑动杆和圆箍，传振杆通过间隙配合限制在螺纹轴上，滑动杆通过间隙配合限制在传振杆上，圆箍通过定位销固定在滑动杆上；所述螺纹轴上可安装多个传振杆，所述U形导轨上可安装多个激振结构；所述激振结构中的两根旋转轴之间存在150°~210°的相位角，使旋转轴转动时产生的水平方向的激励相互抵消，只保留竖直方向上的激励；可在平台主体的柜体底面的U形导轨上安装多个激振结构承载平台和激振结构或者在激振结构的螺纹轴上安装多个传振结构来满足测试需要。

4.根据权利要求1所述的航空发动机大直径U形管路振动疲劳试验台，其特征在于：所述热梯度结构包括冷却结构、加热结构和固定结构；所述固定结构包括固定环、固定爪和固定环外壳；所述冷却结构在顶部和左侧均有圆柱形突出块，突出块中心处开有圆孔，左侧的突出块和上面圆孔的直径比顶部的大，内部还有圆环形的空腔，突出块上的孔与空腔连通，所述加热结构由两个对称的零件组成，该零件在顶部和左侧均有圆柱形突出块，突出块中心处开有圆孔，表面开有整体呈圆环形的半圆槽，两个零件通过螺栓固定在一起组成了加热结构；所述固定环由左右两个相互对称的零件组成，该零件通过定位销固定在一起，零件中心处有圆柱形槽且开有空腔，空腔由内部较大的矩形腔和外部较小的矩形腔组成，圆柱形槽用于安装冷却结构或加热结构，所述固定爪底部两边有突出块所述固定环与固定环外壳中心均有圆孔；所述固定爪通过间隙配合限制在固定环上的空腔中且固定爪与空腔底部有弹簧连接，所述固定环外壳通过螺栓固定在固定环上；所述冷却结构和加热结构均安装有温度传感器用于检测被加热或冷却的管路部分的温度，冷却结构左侧的圆孔连接输送液氮的泵，加热结构空腔内部安装电阻丝，当冷却结构或加热结构将对应的管路部分冷却或加热到指定温度，再通过U形管自身的热传递来使U形管处于热梯度环境下。

5.航空发动机大直径U形管路振动疲劳试验台的使用方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

（1）将试验体U形管安装在U形管直管卡具和U形管弯管卡具上，将热梯度结构安装在U形管上；

（2）根据U形管确定管路支撑装置需要的管路结构数量并进行组装，将组装好后的管路支撑装置放入待测U形管中，进行固定；

（3）根据测试要求确定激振机构和传振结构的安装数量并进行安装；

（4）接通加热结构电源，用管路连接好冷却结构与液氮输送泵，检测温度传感器是否正常工作以及液氮管道的密封性是否符合要求；

（5）接通激振结构电源，进行调整，使之符合实验要求；

（6）待加热结构和冷却结构处的U形管的温度达到设实验所需温度并趋于稳定后，激振结构开始工作；

（7）检测装置记录实验数据；

（8）关闭加热结构和激振结构电源，关闭液氮输送泵，待试验台内部温度达到室温后试验结束。

Images