CN115343028A - 一种极大变形轮盘超转试验工装与测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种极大变形轮盘超转试验工装与测试方法，属于轮盘高速旋转试验相关技术领域。包括超速芯轴、下定位盖板、径向定位盘和紧固配件；下定位盖板固定在超速芯轴的下段，试验轮盘的定位孔通过下定位盖板定位，试验轮盘的内孔通过径向定位盘定位；紧固配件用于配合实现试验轮盘的轴向定位；径向定位盘由带内孔的圆盘连接件和下垂式花爪构成，下垂式花爪包括定位盘花爪臂和定位盘花爪头，定位盘花爪头的径向厚度大于定位盘花爪臂的径向厚度，定位盘花爪头的外侧壁为圆弧面。本发明克服了传统轮盘超转试验工装高速旋转试验中发生大变形时，轮盘整体变形不均匀、驱动主轴振动大、需要重复动平衡以及爆裂转速测试不准确的问题。

Description

一种极大变形轮盘超转试验工装与测试方法

技术领域

本发明属于轮盘高速旋转试验相关技术领域，具体涉及一种可适应轮盘极大变形而自适应胀紧的超转试验工装及其测试方法，适用于极大变形轮盘的高速超转和破裂试验。

背景技术

轮盘是航空发动机、燃气轮机等旋转设备的关键件部件，其失效往往产生非包容事故进而导致极其严重的后果，因此，在设计过程中需要确定轮盘的上限安全转速和破裂转速，必须开展轮盘超转和破裂试验。

超转及破裂试验需要在专门的下立式高速旋转试验台上进行，随着航空材料工业的不断发展，目前轮盘用高温合金的韧性不断提高，较高的断裂延伸率导致轮盘在高速超转和破裂之前往往能发生很大的变形。试验发现，目前大型发动机轮盘超转破裂时内孔最大径向变形可达4～6mm。为了保证超转破裂试验的成功，连接高速旋转试验台主轴和试验件的转接工装就必须适应轮盘的这种极大变形，且尽量避免产生新的不平衡量，导致振动过大停机。

目前的转接工装往往采用螺栓连接到试验件上，通过螺栓传递扭矩，螺栓连接工装主要存在以下缺点：

1)会影响待试验轮盘的真实应力状态，这是由于超转破裂试验过程中，连接工装与试验件难以做到变形协调，从而引入了额外的径向应力，考虑到螺栓孔部位的应力集中效应以及大变形情况，这种影响更为显著，影响了试验测试数据的准确性；

2)高速旋转状态下，如果轮盘发生大变形，由于试验工装与试验轮盘为硬连接，两者的变形不协调会引入的额外径向应力，进而导致轮盘和试验工装发生屈曲变形，造成不平衡量增大、振动突增，从而导致试验失败；

3)使用螺栓连接工装时，需要专门在试验轮盘上增加一部分安装边用于加工出螺纹孔或通孔，特别是对于航空发动机以及燃气轮机上的高温合金材料轮盘，其材料成本高，加工难度大，这就大大增加了轮盘超转试验的成本和试验周期。

目前用于轮盘大变形高速超转和破裂试验用的工装均存在一定的缺点，不能完全满足准确、方便、快速、低成本的技术要求，特别是对于大直径轮盘，现有的螺栓连接试验工装难以消除螺栓孔在超转过程中对轮盘应力分布干扰的问题，不利于轮盘的准确设计和安全使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种极大变形轮盘超转试验工装及其测试方法，以解决传统轮盘超转试验工装高速旋转试验中发生大变形时，轮盘整体变形不均匀、驱动主轴振动大、需要重复动平衡以及爆裂转速测试不准确的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种极大变形轮盘超转试验工装，可实现无螺栓连接和轮盘变形自适应功能，包括超速芯轴、下定位盖板、径向定位盘和紧固配件；所述的下定位盖板固定在超速芯轴的下段，试验轮盘的定位孔通过下定位盖板定位，试验轮盘的内孔通过径向定位盘定位；所述的紧固配件用于配合实现试验轮盘的轴向定位；

所述的径向定位盘由带内孔的圆盘连接件和下垂式花爪构成，所述的下垂式花爪包括定位盘花爪臂和定位盘花爪头，所述的定位盘花爪臂的一端与圆盘连接件垂直连接，另一端与定位盘花爪头连接，且定位盘花爪臂与圆盘连接件的连接处设有倒圆；

所述的定位盘花爪头的径向厚度大于定位盘花爪臂的径向厚度，定位盘花爪头的内侧壁与定位盘花爪臂的内侧壁平齐，定位盘花爪头的外侧壁为圆弧面，用于与试验轮盘的内孔过盈配合，且定位盘花爪头的外侧壁的下端设有朝内倾斜的花爪安装斜面。

作为本发明的优选，所述的径向定位盘用于轮盘大变形过程中的径向定位，下垂式花爪沿圆盘连接件周向均布，数量不少于8个。径向定位盘的整体尺寸和形状根据试验轮盘结构进行调整，以保证能够满足高速旋转状态下的强度和刚度要求。

作为本发明的优选，所述的花爪安装斜面的倾斜坡比为1：(3-10)。

作为本发明的优选，所述的定位盘花爪头的外侧壁与试验轮盘的内孔为基孔制大过盈配合，过盈量与试验轮盘内径的关系为：

其中，δ₂为花爪装配过盈量，S_y为试验轮盘材料的屈服强度，E为试验轮盘材料的弹性模量，ε_p为试验轮盘的目标残余应变，D_in为试验轮盘内径。

作为本发明的优选，所述的下定位盖板的外边缘设有用于定位试验轮盘定位孔的下定位盖板止口，所述的下定位盖板止口与试验轮盘中与止口配合的定位孔为基孔制小过盈配合，过盈量与试验轮盘定位孔内径的关系为：

δ₁＝ε_p·d_in·(0.5～0.95)

其中，δ₁为下定位盖板装配过盈量，ε_p为试验轮盘的目标残余应变，d_in为试验轮盘中与下定位盖板止口配合的定位孔内径，当定位孔为试验轮盘内径D_in时，d_in＝D_in。

所述的下定位盖板用于安装和定位试验轮盘，为中间有内孔、边缘带止口的圆板，内孔用于将下定位盖板安装在超速芯轴上，止口用于试验轮盘与超速芯轴的同心定位，下定位盖板靠近内孔处加工螺纹孔，用于通过螺栓将下定位盖板固定到超速芯轴的法兰边上，并传递扭矩，下定位盖板整体尺寸和形状应满足高速旋转状态下的强度和刚度要求并承受试验件重量。

作为本发明的优选，所述的试验轮盘在紧固配件的轴向定位作用下具有一定的轴向弹性变形范围，所述的轴向弹性变形范围与试验轮盘内径的关系为：

其中，e为轴向弹性变形范围，S_y为试验轮盘材料的屈服强度，E为试验轮盘材料的弹性模量，ε_p为试验轮盘的目标残余应变，D_out为试验轮盘外径。

作为本发明的优选，所述的紧固配件采用轴向锁紧螺母、定距套、弹簧垫片、上压紧盖板中的一种或多种组合。整个工装结构由紧固配件为试验轮盘提供轴向定位，保证下定位盖板能够通过摩擦力带动试验轮盘高速转动，同时具有良好的抗振动特性。

其中，所述的上压紧盖板用于压试验轮盘，为中间有内孔、边缘带止口的圆板，内孔用于将上压紧盖板安装在超速芯轴上，止口用于装配试验轮盘时安装定位，盖板整体尺寸和形状根据试验轮盘结构进行调整，以保证能够满足高速旋转状态下的强度和刚度要求，止口应与轮盘紧密配合，以保证定位精度。

所述的固定螺栓用于将下定位盖板固定在超速芯轴法兰边上，并转递扭矩。所述的定距套安装在超速芯轴的下定位盖板、上压紧盖板、径向定位盘以及轴向锁紧螺母之间，通过改变定距套的长度而保证同一个超速芯轴可适配不同尺寸试验件。

作为本发明的优选，所述的超速芯轴为上、中、下三段式结构，上段为端面带止口的连接段，止口外侧均布螺栓孔，通过螺栓将超速芯轴牢固安装到试验台主轴上；中段为安装配合段，用于安装径向定位盘，应保证加工表面粗糙度和尺寸精度；下段设有法兰边，法兰边上周向均布通孔，用于安装下定位盖板；所述的上段和下段留有动平衡支撑面；

所述的超速芯轴应具有足够的刚度，保证超速变形时的抗振性能，超速芯轴直径和试验轮盘外径应满足如下关系：

其中，D₁为超速芯轴直径，D_out为试验轮盘外径。

作为本发明的优选，所述的安装配合段上方设有用于安装轴向锁紧螺母的螺纹段。

作为本发明的优选，所述的径向定位盘根据试验件尺寸和结构可单独设计加工或集成在上压紧盖板或下定位盖板上。

一种上述的极大变形轮盘超转试验工装的测试方法，包括以下步骤：

S1，将下定位盖板固定到超速芯轴的下段；

S2，将试验轮盘加热至100～200℃，使试验轮盘发生热变形胀大内径，然后将试验轮盘装配到下定位盖板上，使得试验轮盘的定位孔与下定位盖板止口过盈配合；

S3，将径向定位盘和紧固配件相配合安装到超速芯轴上，所述的径向定位盘安装时需匀力下压，保证下垂式花爪的定位盘花爪头伸入到试验轮盘内孔的深度一致，并与内孔壁紧密贴合；

S4，试验轮盘跳动度检测：将装配为一体的试验轮盘和工装安装支撑在低速动平衡机两个支座上，然后进行圆跳动测试，保证超速芯轴径向圆跳动不超过2丝，试验轮盘径向外圆跳动不超过20丝，下定位盖板的端面轴向跳动不超过10丝；

如果不满足跳动度检测要求，则将试验轮盘加热后拆卸再重新安装与检测；

如果跳动度满足要求，则对试验轮盘进行动平衡调整：开启动平衡机，进行试验轮盘的低速动平衡，在工装上进行动平衡去重或加重；

S5，将超速芯轴轴头挂载至试验机主轴下端，保证超速芯轴径向圆跳动不超过5丝，试验轮盘的径向圆跳动不超过50丝，下定位盖板的端面轴向跳动不超过30丝；

S6，启动试验机主轴，由超速芯轴安装的下定位盖板通过摩擦力带动试验轮盘高速转动，径向定位盘的下垂式花爪在高速旋转过程中径向摆动，适应试验轮盘超转过程中的极大变形，实现试验轮盘的径向定位；通过具有一定轴向弹性变形范围的紧固配件实现试验轮盘的轴向定位。

进一步的，在步骤S3中安装紧固配件时，优选锁紧螺母数目为2，且锁紧螺母应具有锁紧装置，保证超转试验过程中整个工装结构紧密牢固连接；优选弹簧垫片数目为2，采用液压设备将上、下盖板压紧。

综上，本发明通过布置设计下定位盖板实现试验件的初始安装与定位，通过上压紧盖板和轴向锁紧螺母实现了试验件的轴向压紧定位，通过带花爪径向定位盘实现了高速旋转过程中大变形轮盘的径向定位，通过设置定距套提高了超速芯轴的多试验件适配性，试验工装与试验件之间无需螺栓连接，解决了轮盘整体变形不均匀进而导致的驱动主轴振动大、需要重复动平衡以及爆裂转速测试不准确的问题。

本发明具备的有益效果：

1)本发明提供了一种用于极大变形轮盘超速旋转试验中随轮盘变形而自适应胀紧的无螺栓连接工装，不必通过拧紧螺栓即可实现工装与试验件的牢固连接，通过试验件与工装间的过盈配合实现安装定位，通过工装与试验件之间的过盈装配应力和摩擦力传递旋转扭矩，并保证了试验过程振动较小，实现轮盘的高速稳定旋转。

2)本发明避免超转试验过程中因为螺栓连接的引入而造成的轮盘应力状态与工作状态不一致，提高了超转试验的准确性和试验件超速后使用的安全性。

3)采用本发明提供的试验工装，避免了在工装和试验件上专门加工用于螺栓连接的通孔或螺栓孔，不仅节省了试验材料和加工成本，还提高了装配效率。

4)采用本发明提供的试验工装，可重复多次使用，进一步降低了试验成本。

5)采用本发明提供的试验工装，不仅可用于已经加工完成的各种轴流压气机轮盘、离心叶轮、涡轮盘等转子件的超转试验，还可用于形状简单且无法打孔的毛坯盘的超转试验。

附图说明

图1～图4为四种典型的极大变形轮盘超转试验工装结构示意图；

图5为图1中上压紧盖板6的三维结构示意图；

图6为图1中I型径向定位盘4的三维结构示意图；

图7为图2中II型径向定位盘10的三维结构示意图；

图8为图3中III型径向定位盘11的三维结构示意图；

图9为图4中IV型径向定位盘13的三维结构示意图。

图中的各附图标记：1、超速芯轴，2、轴向锁紧螺母，3、定距套，4、I型径向定位盘，5、试验轮盘，6、上压紧盖板，7、下定位盖板，8、固定螺母，9、弹簧垫片，10、II型径向定位盘，11、III型径向定位盘，12、楔形上压紧盖板，13、IV型径向定位盘，14、楔形下定位盖板，15、上压紧盖板止口，16、上压紧盖板开口，17、定位盘花爪头，18、定位盘花爪臂，19、定位盘花爪连接处，20、花爪安装斜面，21、花爪配合斜面，22、花爪配合圆弧面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

实施例1：

如图1所示，一种极大变形轮盘超转试验工装，用于中心孔直径较大的环形结构试验轮盘5的大变形超转试验，包括超速芯轴1、轴向锁紧螺母2、定距套3、I型径向定位盘4、试验轮盘5、上压紧盖板6、下定位盖板7和固定螺母8。

所述的试验轮盘5为环形件，中心孔直径尺寸与外缘直径尺寸差别较小且中心孔较大，具体地，在本实施例中试验轮盘中心孔直径为600mm，外缘直径为700mm，轮盘最大轴向厚度为50mm。

所述的超速芯轴1上端加工定位凸台和连接螺纹孔，用于将超速芯轴1安装到超速旋转试验器驱动主轴上，中间部分加工一段用于安装轴向锁紧螺母2的螺纹段，螺纹段下方设有I型径向定位盘4、上压紧盖板6和下定位盖板7的安装段，为便于安装，超速芯轴螺纹段以上部分直径应比螺纹段以下部分直径小1-2mm，在上压紧盖板6与轴向锁紧螺母2之间设有定距套3，用于防止I型径向定位盘4、上压紧盖板6和下定位盖板7轴向窜动，实现轴向定位功能。超速芯轴安装段下方加工法兰边，法兰边上沿周向均布通孔，数目应不少于四个，下定位盖板7通过固定螺母8安装在法兰边上。所述的法兰边下部轴段与螺纹段上部轴段的粗糙度要求和形位公差应保持一致，以用于动平衡测试，但可低于安装段2个等级。

如图5所示，所述的上压紧盖板6为带中心孔平板，外缘加工交替均布的止口15和开口16，其中轮缘止口15用于安装定位I型径向定位盘4，止口15与试验轮盘为基孔制小间隙配合H7/h6，开口16用于安装I型径向定位盘的下垂花爪。

所述的上压紧盖板6应保证一定的弹性特性，例如在本实施例中，上压紧盖板厚度为25mm，其弹性变形范围为±1mm。

如图6所示，所述的I型径向定位盘4为外缘带下垂式花爪的盘状结构，花爪包括厚度较小的定位盘花爪臂18和下端厚度较大的定位盘花爪头17，以保证高速旋转过程中花爪头能产生较大的离心力，带动花爪持续外摆并与试验轮盘5内壁紧密贴合，从而防止试验件径向窜动，实现径向定位功能。

在本发明的一项具体实施中，为避免花爪外摆过程中局部应力过大，定位盘花爪臂18与定位盘连接处19应加工不小于5mm的倒圆；为保证花爪强度、刚度和韧性，定位盘花爪臂18的厚度应不小于4mm，花爪总长度应不小于40mm，花爪材料的屈服强度应不小于800MPa，屈服强度与弹性模量比值应不小于4×10^-3，延伸率应不小于10％。例如，一种典型材料为40CrNiMoA，但不限于此种材料。

在本发明的一项具体实施中，所述的I型径向定位盘4的外缘花爪应周向均布，数目不少于6，花爪宽度不小于10mm，由于花爪与试验轮盘内孔为过盈配合，所述的定位盘花爪头17上的用于定位试验轮盘5内孔的配合面下端加工有花爪安装斜面20，以便于安装试验轮盘5，所述的花爪安装斜面20的坡比可根据实际情况选定，例如，一种典型的坡比为1：5。

所述的下定位盖板7为带中心孔平板，其厚度应大于上压紧盖板6并保持一定刚度，外缘加工止口，止口与试验轮盘内孔为过盈配合，例如在本实施例中，下定位盖板厚度为30mm，过盈量为0.5mm。

实施例2：

如图2所示，一种极大变形轮盘超转试验工装，用于中心孔直径较小，轴向厚度较大的试验轮盘5的大变形超转试验，包括超速芯轴1、轴向锁紧螺母2、定距套3、弹簧垫片9、II型径向定位盘10、试验轮盘5、下定位盖板7和固定螺母8。

所述的试验轮盘5中心孔直径尺寸与外缘直径尺寸差别较大且中心孔较小，具体地，在本实施例中试验轮盘中心孔直径为150mm，外缘直径为550mm，轮盘最大轴向厚度为125mm。

如图7所示，所述的II型径向定位盘10同时集成了上压紧盖板的功能和径向定位功能，其中径向定位功能由轮盘中心孔附近的花爪提供，花爪数目不少于6，且周向分布，花爪尺寸要求与I型径向定位盘上的花爪一致。

特别的，该型试验工装需在定距套3和II型径向定位盘10之间安装至少两个碟形弹簧垫片9，弹簧垫片采用高强度弹簧钢制作且有效轴向变形范围不少于2mm，以用于提供轴向的弹性压紧特性，防止高速旋转过程中的试验件松脱和振动过大。

实施例3：

如图3所示，一种极大变形轮盘超转试验工装，用于中心孔直径较小，轴向厚度也较小的试验轮盘的大变形超转试验，包括超速芯轴1、轴向锁紧螺母2、定距套3、弹簧垫片9、III型径向定位盘11、试验轮盘5、下定位盖板7和固定螺母8。

所述的试验轮盘5中心孔直径尺寸与外缘直径尺寸差别较大且中心孔较小，具体地，在本实施例中试验轮盘中心孔直径为150mm，外缘直径为550mm，轮盘最大轴向厚度为40mm。

如图8所示，所述的III型径向定位盘11同时集成了上压紧盖板的功能和径向定位功能，其中径向定位功能由轮盘中心孔附近的花爪提供，花爪数目不少于6，且周向分布，花爪尺寸要求与I型径向定位盘上的花爪一致。考虑到试验轮盘厚度较小，III型径向定位盘11的子午截面为L形以保证花爪有足够的长度以发生径向变形。

特别的，该型试验工装需在定距套7和III型径向定位盘之11间安装至少2个碟形弹簧垫片9，弹簧垫片采用高强度弹簧钢制作且有效变形范围不少于2mm，以用于提供轴向的弹性压紧特性，防止高速旋转过程中的试验件松脱和振动过大。

实施例4：

如图4所示，一种极大变形轮盘超转试验工装，用于中心孔直径非常小，轴向厚度很大的试验轮盘的大变形超转试验，包括超速芯轴1、轴向锁紧螺母2、弹簧垫片9、楔形上压紧盖板12、IV型径向定位盘13、楔形下定位盖板14、试验轮盘5和固定螺母8。

所述的试验轮盘5中心孔直径尺寸与外缘直径尺寸差别较大且中心孔非常小，无法布置足够尺寸和数量的花爪，具体地，在本实施例中试验轮盘中心孔直径为105mm，外缘直径为450mm，轮盘最大轴向厚度为160mm。

特别的，该型试验工装需在轴向锁紧螺母2和楔形上压紧盖板12之间安装至少2个碟形弹簧垫片，垫片采用高强度弹簧钢制作且有效变形范围不少于2mm，以用于提供轴向的弹性压紧特性，防止高速旋转过程中的试验件松脱和振动过大。

在本发明的一项具体实施中，所述的楔形上压紧盖板12和楔形下定位盖板14在碟形弹簧垫片9作用下始终压紧试验件，并通过楔形部分同时提供径向和轴向定位。

如图9所示，一对所述的IV型径向定位盘13为上下对称安装，一端为L形花爪结构，花爪头一侧设有花爪配合斜面21，用于与楔形上压紧盖板12和楔形下定位盖板14配合，另外一侧为花爪配合圆弧面22，用于与试验轮盘5的中心孔配合，花爪在楔形上压紧盖板12作用下能发生径向弹性变形，挤压试验轮盘5以保证轮盘的径向定位，花爪数目应不少于6，且周向分布。

本实施例中的一种极大变形轮盘超转试验工装的测试方法，包括以下步骤：

S1，将下定位盖板通过螺栓固定到超速芯轴法兰边上；

S2，将试验轮盘5加热至100～200℃，使轮盘发生热变形胀大内径，然后将试验轮盘装配到下定位盖板上，使得试验轮盘的定位孔与下定位盖板止口过盈配合；

S3，将定距套、上压紧盖板、径向定位盘等安装到超速芯轴的安装段上，其中，安装径向定位盘时须均匀下压，保证所有花爪伸入到试验轮盘5内孔的深度一致，并与内孔壁紧密贴合；

S4，安装弹簧垫片，采用液压设备将上、下盖板压紧，若没有弹簧垫片时，要保证上压紧盖板可提供1mm的弹性变形，若施加弹簧垫片，弹簧垫片有效弹性行程应至少2mmm；

S5，在压紧状态下安装锁紧螺母，锁紧螺母数目为2，锁紧螺母应具有锁紧装置，保证超转试验过程中整个工装结构紧密牢固连接；

S6，试验轮盘进行跳动度检测：将整个试验轮盘安装支撑在低速动平衡机两个支座上，然后进行圆跳动测试，保证超速芯轴径向圆跳动不超过2丝，试验轮盘径向外圆跳动不超过20丝，上压紧盖板和下定位盖板的端面轴向跳动不超过10丝；

如果不满足跳动度检测要求，则将试验轮盘加热后拆卸再重新安装与检测；

如果跳动度满足要求，则对整个试验轮盘进行动平衡调整：开启动平衡机，进行试验轮盘的低速动平衡，在工装上进行动平衡去重或加重；

S7，将试验轮盘通过超速芯轴轴头挂载至试验机主轴下端，保证超速芯轴径向圆跳动不超过5丝，试验轮盘径向圆跳动不超过50丝，上压紧盖板和下定位盖板的端面轴向跳动不超过30丝；

S8，启动试验机主轴，由超速芯轴安装的下定位盖板通过摩擦力带动试验轮盘高速转动，径向定位盘的下垂式花爪在高速旋转过程中径向摆动，适应试验轮盘超转过程中的极大变形，实现试验轮盘的径向定位；通过具有一定轴向弹性变形范围的紧固配件实现试验轮盘的轴向定位。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，包括超速芯轴(1)、下定位盖板、径向定位盘和紧固配件；所述的下定位盖板固定在超速芯轴(1)的下段，试验轮盘的定位孔通过下定位盖板定位，试验轮盘的内孔通过径向定位盘定位；所述的紧固配件用于配合实现试验轮盘的轴向定位；

所述的径向定位盘由带内孔的圆盘连接件和下垂式花爪构成，所述的下垂式花爪包括定位盘花爪臂(18)和定位盘花爪头(17)，所述的定位盘花爪臂(18)的一端与圆盘连接件垂直连接，另一端与定位盘花爪头(17)连接，且定位盘花爪臂(18)与圆盘连接件的连接处设有倒圆；

所述的定位盘花爪头(17)的径向厚度大于定位盘花爪臂(18)的径向厚度，定位盘花爪头(17)的内侧壁与定位盘花爪臂(18)的内侧壁平齐，定位盘花爪头(17)的外侧壁为圆弧面，用于与试验轮盘的内孔过盈配合，且定位盘花爪头(17)的外侧壁的下端设有朝内倾斜的花爪安装斜面(20)。

2.根据权利要求1所述的一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，所述的下垂式花爪沿圆盘连接件周向均布，数量不少于8个。

3.根据权利要求1所述的一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，所述的花爪安装斜面(20)的倾斜坡比为1：(3-10)。

4.根据权利要求1所述的一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，所述的定位盘花爪头(17)的外侧壁与试验轮盘的内孔为基孔制大过盈配合，过盈量与试验轮盘内径的关系为：

式中，δ₂为花爪装配过盈量，S_y为试验轮盘材料的屈服强度，E为试验轮盘材料的弹性模量，ε_p为试验轮盘的目标残余应变，D_in为试验轮盘内径。

5.根据权利要求1所述的一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，所述的下定位盖板的外边缘设有用于定位试验轮盘定位孔的下定位盖板止口，所述的下定位盖板止口与试验轮盘中与止口配合的定位孔为基孔制小过盈配合，过盈量与试验轮盘定位孔内径的关系为：

δ₁＝ε_p·d_in·(0.5～0.95)

式中，δ₁为下定位盖板装配过盈量，ε_p为试验轮盘的目标残余应变，d_in为试验轮盘中与下定位盖板止口配合的定位孔内径，当定位孔为试验轮盘内径D_in时，d_in＝D_in。

6.根据权利要求1所述的一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，所述的试验轮盘在紧固配件的轴向定位作用下具有一定的轴向弹性变形范围，所述的轴向弹性变形范围与试验轮盘内径的关系为：

式中，e为轴向弹性变形范围，S_y为试验轮盘材料的屈服强度，E为试验轮盘材料的弹性模量，ε_p为试验轮盘的目标残余应变，D_out为试验轮盘外径。

7.根据权利要求6所述的一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，所述的紧固配件采用轴向锁紧螺母、定距套、弹簧垫片、上压紧盖板中的一种或多种组合。

8.根据权利要求1所述的一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，所述的超速芯轴(1)为上、中、下三段式结构，上段为端面带止口的连接段，用于连接主轴；中段为安装配合段，用于安装径向定位盘；下段设有法兰边，用于安装下定位盖板；所述的上段和下段留有动平衡支撑面；

所述的超速芯轴直径和试验轮盘外径应满足如下关系：

式中，D₁为超速芯轴直径，D_out为试验轮盘外径。

9.根据权利要求8所述的一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，所述的安装配合段上方设有用于安装轴向锁紧螺母的螺纹段。

10.一种权利要求1所述的极大变形轮盘超转试验工装的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将下定位盖板固定到超速芯轴的下段；

S2，将试验轮盘加热至100～200℃，使试验轮盘发生热变形胀大内径，然后将试验轮盘装配到下定位盖板上，使得试验轮盘的定位孔与下定位盖板止口过盈配合；

S3，将径向定位盘和紧固配件相配合安装到超速芯轴上，所述的径向定位盘安装时需匀力下压，保证下垂式花爪的定位盘花爪头(17)伸入到试验轮盘内孔的深度一致，并与内孔壁紧密贴合；

S4，试验轮盘跳动度检测：将装配为一体的试验轮盘和工装安装支撑在低速动平衡机两个支座上，然后进行圆跳动测试，保证超速芯轴径向圆跳动不超过2丝，试验轮盘径向外圆跳动不超过20丝，下定位盖板的端面轴向跳动不超过10丝；

如果不满足跳动度检测要求，则将试验轮盘加热后拆卸再重新安装与检测；

如果跳动度满足要求，则对试验轮盘进行动平衡调整：开启动平衡机，进行试验轮盘的低速动平衡，在工装上进行动平衡去重或加重；

S5，将超速芯轴轴头挂载至试验机主轴下端，保证超速芯轴径向圆跳动不超过5丝，试验轮盘的径向圆跳动不超过50丝，下定位盖板的端面轴向跳动不超过30丝；

S6，启动试验机主轴，由超速芯轴安装的下定位盖板通过摩擦力带动试验轮盘高速转动，径向定位盘的下垂式花爪在高速旋转过程中径向摆动，适应试验轮盘超转过程中的极大变形，实现试验轮盘的径向定位；通过具有一定轴向弹性变形范围的紧固配件实现试验轮盘的轴向定位。

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