CN111811762B - 一种叶片疲劳试验夹具 - Google Patents

Abstract

本申请属于航空发动机叶片疲劳试验设计技术领域，具体涉及一种叶片疲劳试验夹具，包括：叶根夹块组件，用以夹紧叶片根部；叶尖夹块组件，用以夹紧叶片尖部；叶尖支撑块，具有扭转孔；扭转环，与叶尖夹块组件连接，在扭转孔内设置，能够相对于叶尖支撑块转动，以能够对叶片施加扭转载荷。

Description

一种叶片疲劳试验夹具

技术领域

本申请属于航空发动机叶片疲劳试验设计技术领域，具体涉及一种叶片疲劳试验夹具。

背景技术

航空发动机工作工程中会产生剧烈的振动，其叶片工作过程中承受剧烈的振动载荷，以及承受较高的工作温度，极容易发生故障，严重影响航空发动机的使用安全。

为保证航空发动机叶片的可靠性，在开发设计时，需要在高温环境下进行叶片的疲劳试验，在进行疲劳试验时，需要设计专用夹具将叶片夹紧，通过专用夹具将叶片固定在振动台上进行振动，同时施加温度场，以模拟叶片的工作环境。

当前，用以夹紧叶片的夹具多存在以下缺陷：

1）、缺少相应的设计，不能够对叶片施加扭转载荷，在疲劳试验中不能够模拟叶片实际工作过程中承受的扭转载荷，致使试验结果与实际存在较大偏差；

2）、与叶片间的连接刚度不足，尤其在高温环境下材料刚度下降，无法保证与叶片的连接刚度，致使难以达到要求得振动载荷；

3）、不能够对叶片进行精确定位，难以保证温度场的精确施加，进而难以保证试验结果的有效性。

鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。

需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本申请的目的是提供一种叶片疲劳试验夹具，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。

本申请的技术方案是：

一种叶片疲劳试验夹具，包括：

叶根夹块组件，用以夹紧叶片根部；

叶尖夹块组件，用以夹紧叶片尖部；

叶尖支撑块，具有扭转孔；

扭转环，与叶尖夹块组件连接，在扭转孔内设置，能够相对于叶尖支撑块转动，以能够对叶片施加扭转载荷。

根据本申请的至少一个实施例，上述叶片疲劳试验夹具中，还包括：

导向杆，在扭转环内设置；

叶尖夹块组件包括：

两个滑块，与导向杆滑动连接，能够沿导向杆轴向滑动，从而能够夹紧叶片尖部。

根据本申请的至少一个实施例，上述叶片疲劳试验夹具中，导向杆有两根；

每个滑块的一端对应与一个导向杆滑动连接。

根据本申请的至少一个实施例，上述叶片疲劳试验夹具中，每个滑块具有咬合口，在夹紧叶片尖部时，与叶片尖部咬合。

根据本申请的至少一个实施例，上述叶片疲劳试验夹具中，疲劳试验夹具还包括：

调节螺杆，每端对应与一个滑块螺纹配合连接，其两端螺纹旋向相反，通过转动能够带动两个滑块沿导向杆轴向相向或背向滑动。

根据本申请的至少一个实施例，上述叶片疲劳试验夹具中，叶尖支撑块上具有多个锁紧孔；

叶片疲劳试验夹具还包括：

多个锁紧螺栓，每个锁紧螺栓对应与一个锁紧孔螺纹配合连接，具有：

拧紧状态，拧动各个锁紧螺栓，使各个锁紧螺栓自对应的锁紧孔伸入扭转孔，与扭转环外壁抵接，以限制扭转环相对于叶尖支撑块转动；

拧松状态，拧动各个锁紧螺栓，使各个锁紧螺栓缩入对应的锁紧孔中，与扭转环外壁分离，使扭转环能够相对于叶尖支撑块转动。

根据本申请的至少一个实施例，上述叶片疲劳试验夹具中，扭转支架，具有：

扭转载荷加载状态，与扭转环连接，能够带动扭转环相对于叶尖支撑块转动；

非扭转载荷加载状态，与扭转环分离。

根据本申请的至少一个实施例，上述叶片疲劳试验夹具中，扭转支架上具有扭转载荷加载孔；

疲劳试验夹具还包括：

扭转载荷加载扳手，在扭转支架处于扭转载荷加载状态时，卡入扭转载荷加载孔，以能够带动扭转支架转动。

根据本申请的至少一个实施例，上述叶片疲劳试验夹具中，还包括：

叶根定位块，其上具有定位孔；

叶根夹块组件卡入定位孔中。

根据本申请的至少一个实施例，上述叶片疲劳试验夹具中，定位孔内壁具有导向槽；

叶根夹块组件上具有导向凸出；导向凸出滑入至导向槽中。

根据本申请的至少一个实施例，上述叶片疲劳试验夹具中，叶根定位块上具有定位孔；

叶根夹块组件上具有定位槽；

叶片疲劳试验夹具还包括：

定位螺栓，穿过定位孔，与定位孔螺纹配合连接，插入定位槽中。

根据本申请的至少一个实施例，上述叶片疲劳试验夹具中，叶根夹块组件包括：

弹性片；

两个活动块，每个活动块与弹性片的一端对应连接；两个活动块卡入定位孔，相互靠近以夹紧叶片根部。

根据本申请的至少一个实施例，上述叶片疲劳试验夹具中，每个活动块上具有啮合缺口；两个啮合缺口相互靠近与叶片根部啮合，以将叶片根部卡住。

根据本申请的至少一个实施例，上述叶片疲劳试验夹具中，叶根定位块上具有多个压紧孔；

叶片疲劳试验夹具还包括：

多个压紧螺栓，每个压紧螺栓对应穿过一个压紧孔，与对应的压紧孔螺纹配合连接，伸入定位孔，与一个活动块抵接，使该活动块向另一个活动块方向靠近，以夹紧叶片根部。

附图说明

图1是本申请实施例提供的叶片疲劳试验夹具示意图；

图2是图1的A向局部视图；

图3是本申请实施例提供的叶尖支撑块的示意图；

图4是本申请实施例提供的叶片疲劳试验夹具的局部示意图；

图5是本申请实施例提供的滑块的示意图；

图6是本申请实施例提供的调节螺杆的示意图；

图7是本申请实施例提供的扭转支架的示意图；

图8是本申请实施例提供的叶根定位块的示意图；

图9是图8的B向视图；

图10是本申请实施例提供的叶根夹块组件的示意图；

其中：

1-叶片；2-叶尖支撑块；3-扭转环；4-导向杆；5-滑块；6-调节螺杆；7-锁紧螺栓；8-扭转支架；9-活动块；10-叶根定位块；11-定位螺栓；12-弹性片；13-压紧螺栓。

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。

此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。

下面结合附图1至图10对本申请做进一步详细说明。

一种叶片疲劳试验夹具，包括：

叶根夹块组件，用以夹紧叶片1根部；

叶尖夹块组件，用以夹紧叶片1尖部；

叶尖支撑块2，具有扭转孔；

扭转环3，与叶尖夹块组件连接，在扭转孔内设置，能够相对于叶尖支撑块2转动，以能够对叶片1施加扭转载荷。

对于上述实施例公开的叶片疲劳试验夹具，领域内技术人员可以理解的是，该夹具可应用于航空发动机叶片疲劳试验，用以将叶片2夹紧，其设计有叶尖夹块组件、叶尖支撑块2、扭转环3的配合结构，能够对叶片1施加扭转载荷，以此能够模拟叶片实际工作过程中承受的扭转载荷，提高叶片疲劳试验结果的可靠性。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，还包括：

导向杆4，在扭转环3内设置；

叶尖夹块组件包括：

两个滑块5，与导向杆4滑动连接，能够沿导向杆4轴向滑动，从而能够夹紧叶片1尖部。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，导向杆4有两根；

每个滑块5的一端对应与一个导向杆4滑动连接。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，每个滑块5的两端均具有导向孔，每个滑块5一端的导向孔对应套接在一个导向杆4上。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，每个滑块5具有咬合口，在夹紧叶片1尖部时，与叶片1尖部咬合，即从相对的两个方位相向咬紧叶片1尖部。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，两个咬合口大致呈V型，与叶片1尖部边缘的形状相适配，以此能够咬紧在叶片1尖部边缘上。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，疲劳试验夹具还包括：

调节螺杆6，每端对应与一个滑块5螺纹配合连接，其两端螺纹旋向相反，通过转动能够带动两个滑块5沿导向杆4轴向相向或背向滑动。

对于上述实施例公开的叶片疲劳试验夹具，领域内技术人员可以理解的是，调节螺杆6向一个方向转动时，带动两个滑块5沿导向杆4轴向相向运功，以能够将叶片1尖部夹紧；调节螺杆6向反方向转动时，带动两个滑块5沿导向杆4轴向相互背向运功，以能够将叶片1尖部松开。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，调节螺杆6的中部可设计有凸出部位，以便于能够在该部位处对调节螺杆6施加转动力，使调节螺杆6转动。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，叶尖支撑块2上具有多个锁紧孔；

叶片疲劳试验夹具还包括：

多个锁紧螺栓7，每个锁紧螺栓7对应与一个锁紧孔螺纹配合连接，具有：

拧紧状态，拧动各个锁紧螺栓7，使各个锁紧螺栓7自对应的锁紧孔伸入扭转孔，与扭转环3外壁抵接，以限制扭转环3相对于叶尖支撑块2转动，即将扭转环3与叶尖支撑块2位置相对固定；

拧松状态，拧动各个锁紧螺栓7，使各个锁紧螺栓7缩入对应的锁紧孔中，与扭转环3外壁分离，使扭转环3能够相对于叶尖支撑块2转动。

对于上述实施例公开的叶片疲劳试验夹具，领域内技术人员可以理解的是，在进行叶片疲劳试验时，可先设置各个锁紧螺栓7处于拧松状态，转动扭转环3相对于叶尖支撑块2转动，对叶片1施加扭转载荷，当所施加的扭转载荷达到预定值时，设置各个锁紧螺栓7处于锁紧状态，以在叶片疲劳试验时保持对叶片1施加恒定的扭转载荷。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，扭转支架8，具有：

扭转载荷加载状态，与扭转环3连接，能够带动扭转环3相对于叶尖支撑块2转动；

非扭转载荷加载状态，与扭转环3分离。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，扭转支架8处于：

扭转载荷加载状态时，扭转支架8与扭转环3可通过螺栓连接；

非扭转载荷加载状态时，扭转支架8与扭转环3连接的螺栓拆除。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，扭转支架8上具有扭转载荷加载孔；

疲劳试验夹具还包括：

扭转载荷加载扳手，在扭转支架8处于扭转载荷加载状态时，卡入扭转载荷加载孔，以能够带动扭转支架8转动，可以理解的是扭转载荷加载孔为异形孔。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，还包括：

叶根定位块10，其上具有定位孔；

叶根夹块组件卡入定位孔中，即将叶根夹块组件整体约束在定位孔中，以此能够在一定程度上限制叶片1的位置，从而在叶片疲劳试验中保证温度场的精确施加。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，定位孔内壁具有导向槽；

叶根夹块组件上具有导向凸出；导向凸出滑入至导向槽中，以在导向槽延伸方向上有效约束叶根夹块组件的位置，保证叶片1在该方向上定位的准确性。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，叶根定位块10上具有定位孔；

叶根夹块组件上具有定位槽；

叶片疲劳试验夹具还包括：

定位螺栓11，其头部可呈半球形，穿过定位孔，与定位孔螺纹配合连接，插入定位槽中，从而能够有效限制叶根夹块组件的位置，以此保证叶片1定位的准确性。

对于上述实施例公开的叶片疲劳试验夹具，领域内技术人员可以理解的是，定位孔、导向槽处于不同方向，该两者配合相关结构可以有效实现对叶片1定位的准确性。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，叶根夹块组件包括：

弹性片12；

两个活动块9，每个活动块9与弹性片12的一端对应连接；两个活动块9卡入定位孔，相互靠近以夹紧叶片1根部。

对于上述实施例公开的叶片疲劳试验夹具，领域内技术人员可以理解的是，其设计两个活动块9之间通过弹性片12连接，可便于两个活动块9之间相互靠近或远离，以能够方便的将叶片1根部夹紧或松开，可设计该两个活动块9卡入定位孔过程中，受定位孔空间约束，相互靠近将叶片1根部夹紧；在脱出定位孔过程中，受弹性片12的弹性力作用，相互远离将叶片1根部松开。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，每个活动块9上具有啮合缺口；两个啮合缺口相互靠近与叶片1根部啮合，以将叶片1根部卡住。

对于上述实施例公开的叶片疲劳试验夹具，领域内技术人员可以理解的是，两个啮合缺口的形状与叶片1根部的形状相适配，以两个啮合缺口相互靠近与叶片1根部啮合形式，将叶片1根部卡住，可使两个活动块9与叶片1根部具有相对较大的接触面积，以增强与叶片1根部的连接刚度。

在一些可选的实施例中，上述叶片疲劳试验夹具中，叶根定位块10上具有多个压紧孔；

叶片疲劳试验夹具还包括：

多个压紧螺栓13，每个压紧螺栓13对应穿过一个压紧孔，与对应的压紧孔螺纹配合连接，伸入定位孔，与一个活动块9抵接，使该活动块9向另一个活动块方向靠近，以夹紧叶片1根部，以此保证与叶片1根部的连接刚度。

在进行航空发动机叶片疲劳试验时，可应用上述叶片疲劳试验夹具按图1所示将叶片1夹紧，并施加预定扭转载荷，其后拆除扭转支架8，即设置扭转支架8处于非扭转载荷加载状态，将叶尖支撑块2、叶根定位块10固定到振动台，启动振动台在设定温度场中完成叶片疲劳试验。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叶片疲劳试验夹具，其特征在于，包括：

叶根夹块组件，用以夹紧叶片（1）根部；

叶尖夹块组件，用以夹紧叶片（1）尖部；

叶尖支撑块（2），具有扭转孔，具有多个锁紧孔；

扭转环（3），与所述叶尖夹块组件连接，在所述扭转孔内设置，能够相对于所述叶尖支撑块（2）转动，以能够对所述叶片（1）施加扭转载荷；

多个锁紧螺栓（7），每个所述锁紧螺栓（7）对应与一个所述锁紧孔螺纹配合连接，具有：

拧紧状态，拧动各个所述锁紧螺栓（7），使各个所述锁紧螺栓（7）自对应的锁紧孔伸入扭转孔，与所述扭转环（3）外壁抵接，以限制所述扭转环（3）相对于所述叶尖支撑块（2）转动；

拧松状态，拧动各个所述锁紧螺栓（7），使各个所述锁紧螺栓（7）缩入对应的锁紧孔中，与所述扭转环（3）壁分离，使所述扭转环（3）能够相对于所述叶尖支撑块（2）转动；

所述疲劳试验夹具还包括：

扭转支架（8），具有：

扭转载荷加载状态，与所述扭转环（3）连接，能够带动所述扭转环（ 3） 相对于所述叶尖支撑块（2）转动；

非扭转载荷加载状态，与所述扭转环（3）分离；

扭转支架（8）处于：

所述扭转载荷加载状态时，所述扭转支架（8）与所述扭转环（3）通过螺栓连接；

所述非扭转载荷加载状态时，所述扭转支架（8）与所述扭转环（3）连接的螺栓拆除；

所述扭转支架（8）上具有扭转载荷加载孔；

扭转载荷加载扳手，在所述扭转支架（8）处于扭转载荷加载状态时，卡入所述扭转载荷加载孔，以能够带动所述扭转支架（8）转动。

2.根据权利要求1所述的叶片疲劳试验夹具，其特征在于，

还包括：

导向杆（4），在所述扭转环（3）内设置；

所述叶尖夹块组件包括：

两个滑块（5），与所述导向杆（4）滑动连接，能够沿所述导向杆（4）轴向滑动，从而能够夹紧所述叶片（1）尖部。

3.根据权利要求2所述的叶片疲劳试验夹具，其特征在于，

每个所述滑块（5）具有咬合口，在夹紧所述叶片（1）尖部时，与所述叶片（1）尖部咬合。

4.根据权利要求2所述的叶片疲劳试验夹具，其特征在于，

所述疲劳试验夹具还包括：

调节螺杆（6），每端对应与一个所述滑块（5）螺纹配合连接，其两端螺纹旋向相反，通过转动能够带动两个所述滑块（5）沿所述导向杆（4）轴向相向或背向滑动。

5.根据权利要求1所述的叶片疲劳试验夹具，其特征在于，

还包括：

叶根定位块（10），其上具有定位孔；

所述叶根夹块组件卡入所述定位孔中。

6.根据权利要求5所述的叶片疲劳试验夹具，其特征在于，

所述定位孔内壁具有导向槽；

所述叶根夹块组件上具有导向凸出；所述导向凸出滑入至所述导向槽中。

7.根据权利要求5所述的叶片疲劳试验夹具，其特征在于，

所述叶根定位块（10）上具有定位孔；

所述叶根夹块组件上具有定位槽；

所述叶片疲劳试验夹具还包括：

定位螺栓（11），穿过所述定位孔，与所述定位孔螺纹配合连接，插入所述定位槽中。

8.根据权利要求5所述的叶片疲劳试验夹具，其特征在于，

所述叶根夹块组件包括：

弹性片（12）；

两个活动块（9），每个所述活动块（9）与所述弹性片（12）的一端对应连接；两个所述活动块（9）卡入所述定位孔，相互靠近以夹紧所述叶片（1）根部。

9.根据权利要求8所述的叶片疲劳试验夹具，其特征在于，

每个所述活动块（9）上具有啮合缺口；两个所述啮合缺口相互靠近与所述叶片（1）根部啮合，以将所述叶片（1）根部卡住。

10.根据权利要求8所述的叶片疲劳试验夹具，其特征在于，

所述叶根定位块（10）上具有多个压紧孔；

所述叶片疲劳试验夹具还包括：

多个压紧螺栓（13），每个所述压紧螺栓（13）对应穿过一个所述压紧孔，与对应的压紧孔螺纹配合连接，伸入所述定位孔，与一个所述活动块（9）抵接，使该活动块（9）向另一个所述活动块方向靠近，以夹紧所述叶片（1）根部。

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