CN218601015U - 风扇叶片榫头的测试装置和风扇叶片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风扇叶片榫头的测试装置和风扇叶片，其包括有夹持机构和夹持块，所述夹持机构内设有容纳腔，所述容纳腔用于放置榫头；所述夹持块可拆卸设置于所述容纳腔内，所述夹持块的一侧贴合于所述容纳腔的腔壁，所述夹持块的另一侧贴合于所述榫头的外壁。一方面，无需更换新的夹持机构即可对多个不同角度的榫头进行测试，有利于提高夹持机构的通用性，另一方面，相比制造多个夹持机构与榫头相适配，制造多个夹持块与不同角度的榫头配合，有利于减少成本和测试周期。

Description

风扇叶片榫头的测试装置和风扇叶片

技术领域

本实用新型涉及一种风扇叶片榫头的测试装置和风扇叶片。

背景技术

复合材料风扇叶片是现代航空涡扇发动机广泛使用的技术，与金属风扇相比可为发动机减重15％以上。风扇叶片在产生发动机80％以上推力的同时，每个叶片需要承受近百吨的高速旋转离心力。在气动力和旋转离心力的共同作用下，复合材料风扇叶片固定在叶片榫槽中的榫头根部很容易发生分层失效。因此，需要一个测试装置测量榫头在实际工作状态下的性能，来辅助设计复合材料风扇叶片榫头。

叶片安装在发动机上时由于周向对称分布的效果，榫槽对榫头的约束近似于无变形的刚性约束，而现有技术中测试时由于测试装置的有限宽度，容易在较大的试验载荷下发生测试装置的张口变形，影响榫头工作面上的载荷分布进而影响性能测试效果。

另外，当需要更改榫头工作面的角度时，为适配新的榫头工作面角度需要重新设计制造测试装置，如此将增加设计迭代验证的周期和成本。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中当需要更改榫头工作面的角度时，为适配新的榫头工作面角度需要重新设计制造测试装置的缺陷，提供一种风扇叶片榫头的测试装置和风扇叶片。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种风扇叶片榫头的测试装置，其包括有：

夹持机构，所述夹持机构内设有容纳腔，所述容纳腔用于放置榫头；

夹持块，所述夹持块可拆卸设置于所述容纳腔内，所述夹持块的一侧贴合于所述容纳腔的腔壁，所述夹持块的另一侧贴合于所述榫头的外壁。

在本方案中，通过将夹持块可拆卸地设置在容纳腔内，当需要更换榫头工作面的角度时，将夹持块拆卸下来再将与榫头工作面角度相适配的夹持块安装于容纳腔中，如此以来，一方面，无需更换新的夹持机构即可对多个不同角度的榫头进行测试，有利于提高夹持机构的通用性，另一方面，相比制造多个夹持机构与榫头相适配，制造多个夹持块与不同角度的榫头配合，有利于减少成本和测试周期。

较佳地，所述容纳腔包括卡设有所述夹持块的凹腔，所述凹腔通过设置限位面以将所述夹持块固定卡设于所述凹腔内。

在本方案中，采用上述结构形式，夹持块可以不通过任何紧固件，即可实现固定在凹腔内，如此将有利于提高安装效率以及测试效率，同时也减少测试装置中的零部件数量。

较佳地，所述凹腔具有第一腔壁、第二腔壁和第三腔壁，所述第一腔壁和所述第三腔壁分别连接于所述第二腔壁的两端，所述第一腔壁与所述第二腔壁之间形成夹角，所述第三腔壁与所述第二腔壁之间形成夹角，所述第一腔壁和/或所述第三腔壁形成所述限位面。

在本方案中，采用上述结构形式，实现了将夹持块固定卡设在凹腔内。

较佳地，所述容纳腔包括对称设置的两个所述凹腔，两个所述凹腔内的所述夹持块分别贴合于所述榫头对称的两侧壁；

和/或，所述夹持块的形状与所述凹腔的形状相适配。

在本方案中，由于夹持块的一侧贴合于容纳腔的凹腔的腔壁，另一侧贴合于榫头，且夹持块的形状与凹腔的形状相适配，当榫头在加载过程中，夹持块将受到榫头的挤压以使得夹持块进一步与凹腔的腔壁贴合，且夹持块受到凹腔的约束不会发生移动，从而可以实现对榫头工作面产生类似于刚性的约束，也就实现了测试装置能够模拟风扇叶片安装在发动机上时周向对称分布的真实情况，有利于保证测试装置的测试结果的真实可靠性。

较佳地，所述夹持机构还设有开槽，所述开槽与所述容纳腔连通并自所述容纳腔朝远离所述容纳腔的方向贯穿所述夹持机构的顶面。

在本方案中，采用上述结构形式，将避免风扇叶片进入夹持机构时与夹持机构产生干涉。

较佳地，所述测试装置还包括紧固件，所述紧固件横向穿过所述夹持机构和所述开槽，所述紧固件设置为向所述夹持机构的两侧施加朝向所述开槽的作用力。

在本方案中，通过紧固件可以避免夹持机构在开槽处会发生张口变形，进而能够保证测试装置能够模拟榫头加载条件与整机装配状态下旋转所受的相似的边界约束条件，排除了张口变形对测试合理性、以及测试结果可靠性的影响。

较佳地，沿第一方向，所述容纳腔的宽度逐渐减小；

和/或，沿第一方向，所述开槽的宽度逐渐增大。

在本方案中，容纳腔的宽度逐渐减小，一方面，与风扇叶片的榫头的结构更适配，另一方面，容纳腔的上端宽度较小，能够避免榫头在加载过程中脱离容纳腔；开槽的宽度逐渐增大，能够避免开槽的槽壁与风扇叶片相互干涉。

一种风扇叶片，所述风扇叶片在如上述所述的风扇叶片榫头的测试装置中使用，所述风扇叶片包括榫头，所述榫头设置于所述风扇叶片榫头的测试装置的容纳腔中。

在本方案中，风扇叶片的榫头放置在上述的测试装置中，能够实现高效率、低成本的性能测试。

较佳地，所述风扇叶片还包括延伸段，所述榫头和所述延伸段之间平滑过渡，所述延伸段的叶面呈平直状。

在本方案中，相比延伸段具有曲率，如此将避免叶片曲率在拉伸载荷下对榫头位置产生的附加弯矩和扭矩载荷，可以更为准确地测试出榫头的极限承载能力。

较佳地，所述榫头具有沿垂直于所述风扇叶片的轴线的方向延伸的端面，当所述榫头位于所述容纳腔内，所述端面与所述容纳腔的底面之间具有间隔。

在本方案中，采用上述结构形式，在风扇叶片加载完成后，向下移动榫头使得榫头工作面与夹持块之间产生一定间隙即可把夹持块从凹腔中取出，松开紧固件即可将风扇叶片从夹持机构的侧面取出，操作简单方便。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型通过将夹持块可拆卸地设置在容纳腔内，当需要更换榫头工作面的角度时，将夹持块拆卸下来再将与榫头工作面角度相适配的夹持块安装于容纳腔中，如此以来，一方面，无需更换新的夹持机构即可对多个不同角度的榫头进行测试，有利于提高夹持机构的通用性，另一方面，相比制造多个夹持机构与榫头相适配，制造多个夹持块与不同角度的榫头配合，有利于减少成本和测试周期。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的风扇叶片榫头的测试装置的结构示意图。

图2为本实用新型较佳实施例的风扇叶片的结构示意图。

图3为图1中夹持块的结构示意图。

附图标记说明

测试装置100

夹持机构1

容纳腔11

凹腔111

第一腔壁1111

第二腔壁1112

第三腔壁1113

开槽12

夹持块2

紧固件3

风扇叶片200

榫头201

延伸段202

端面203

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

如图1-图3所示，本实用新型公开了一种风扇叶片榫头的测试装置100，其包括有夹持机构1和夹持块2，夹持机构1内设有容纳腔11，容纳腔11用于放置榫头201；夹持块2可拆卸设置于容纳腔11内，夹持块2的一侧贴合于容纳腔11的腔壁，夹持块2的另一侧贴合于榫头201的外壁。

通过将夹持块2可拆卸地设置在容纳腔11内，当需要更换榫头201工作面的角度时，将夹持块2拆卸下来再将与榫头201工作面角度相适配的夹持块2安装于容纳腔11中，如此以来，一方面，无需更换新的夹持机构1即可对多个不同角度的榫头201进行测试，有利于提高夹持机构1的通用性，另一方面，相比制造多个夹持机构1与榫头201相适配，制造多个夹持块2与不同角度的榫头201配合，有利于减少成本和测试周期。

其中，多个夹持块2朝向容纳腔11的腔壁的一侧面的形状始终不变，仅需改变夹持块2朝向榫头201的一侧面的角度即可。

容纳腔11包括卡设有夹持块2的凹腔111，凹腔111通过设置限位面以将夹持块2固定卡设于凹腔111内，从而夹持块2可以不通过任何紧固件3，即可实现固定在凹腔111内，如此将有利于提高安装效率以及测试效率，同时也减少测试装置100中的零部件数量。

具体的，凹腔111具有第一腔壁1111、第二腔壁1112和第三腔壁1113，第一腔壁1111和第三腔壁1113分别连接于第二腔壁1112的两端，第一腔壁1111与第二腔壁1112之间形成夹角，第三腔壁1113与第二腔壁1112之间形成夹角，第一腔壁1111和第三腔壁1113形成限位面，从而实现了将夹持块2固定卡设在凹腔111内。在本实施例中，第一腔壁1111和第三腔壁1113均呈弧形，且第一腔壁1111与第二腔壁1112之间平滑过渡，第三腔壁1113与第二腔壁1112之间平滑过渡。

为了保证夹持块2能够稳定、牢固地卡设在凹腔111中，夹持块2的形状与凹腔111的形状相适配。

在本实施例中，容纳腔11包括对称设置的两个凹腔111，两个凹腔111内的夹持块2分别贴合于榫头201对称的两侧壁，由于夹持块2的一侧贴合于容纳腔11的凹腔111的腔壁，另一侧贴合于榫头201，且夹持块2的形状与凹腔111的形状相适配，当榫头201在加载过程中，夹持块2将受到榫头201的挤压以使得夹持块2进一步与凹腔111的腔壁贴合，且夹持块2受到凹腔111的约束不会发生移动，从而可以实现对榫头201工作面产生类似于刚性的约束，也就实现了测试装置100能够模拟风扇叶片200安装在发动机上时周向对称分布的真实情况，有利于保证测试装置100的测试结果的真实可靠性。

夹持机构1还设有开槽12，开槽12与容纳腔11连通并自容纳腔11朝远离容纳腔11的方向贯穿夹持机构1的顶面，如此将避免风扇叶片200进入夹持机构1时与夹持机构1产生干涉。

测试装置100还包括紧固件3，紧固件3横向穿过夹持机构1和开槽12，紧固件3设置为向夹持机构1的两侧施加朝向开槽12的作用力，从而通过紧固件3可以避免夹持机构1在开槽12处会发生张口变形，进而能够保证测试装置100能够模拟榫头201加载条件与整机装配状态下旋转所受的相似的边界约束条件，排除了张口变形对测试合理性、以及测试结果可靠性的影响。具体的，紧固件3可以是螺栓、双头螺柱、销等。

如图1所示，沿第一方向(即X方向)，容纳腔11的宽度逐渐减小，从而一方面，与风扇叶片200的榫头201的结构更适配，另一方面，容纳腔11的上端宽度较小，能够避免榫头201在加载过程中脱离容纳腔11。沿第一方向，开槽12的宽度逐渐增大，从而能够避免开槽12的槽壁与风扇叶片200相互干涉。

本实施例还公开了一种风扇叶片200，风扇叶片200在如上述的风扇叶片榫头的测试装置100中使用，风扇叶片200包括榫头201，榫头201设置于风扇叶片榫头的测试装置100的容纳腔11中。

具体的，风扇叶片200还包括延伸段202，榫头201和延伸段202之间平滑过渡，延伸段202的叶面呈平直状，相比延伸段202具有曲率，如此将避免叶片曲率在拉伸载荷下对榫头201位置产生的附加弯矩和扭矩载荷，可以更为准确地测试出榫头201的极限承载能力。

榫头201具有沿垂直于风扇叶片200的轴线的方向延伸的端面203，当榫头201位于容纳腔11内，端面203与容纳腔11的底面之间具有间隔，从而在风扇叶片200加载完成后，向下移动榫头201使得榫头201工作面与夹持块2之间产生一定间隙即可把夹持块2从凹腔111中取出，松开紧固件3即可将风扇叶片200从夹持机构1的侧面取出，操作简单方便。

本实施例中的风扇叶片200也可以是复合材料风扇叶片、金属风扇叶片、增压级风扇叶片、涡轮风扇叶片或者其他风扇叶片。本实施例中的测试装置100同样可以用于测试复合材料风扇叶片、金属风扇叶片、增压级风扇叶片、涡轮风扇叶片或者其他风扇叶片。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种风扇叶片榫头的测试装置，其特征在于，其包括有：

夹持机构，所述夹持机构内设有容纳腔，所述容纳腔用于放置榫头；

夹持块，所述夹持块可拆卸设置于所述容纳腔内，所述夹持块的一侧贴合于所述容纳腔的腔壁，所述夹持块的另一侧贴合于所述榫头的外壁。

2.如权利要求1所述的风扇叶片榫头的测试装置，其特征在于，所述容纳腔包括卡设有所述夹持块的凹腔，所述凹腔通过设置限位面以将所述夹持块固定卡设于所述凹腔内。

3.如权利要求2所述的风扇叶片榫头的测试装置，其特征在于，所述凹腔具有第一腔壁、第二腔壁和第三腔壁，所述第一腔壁和所述第三腔壁分别连接于所述第二腔壁的两端，所述第一腔壁与所述第二腔壁之间形成夹角，所述第三腔壁与所述第二腔壁之间形成夹角，所述第一腔壁和/或所述第三腔壁形成所述限位面。

4.如权利要求2所述的风扇叶片榫头的测试装置，其特征在于，所述容纳腔包括对称设置的两个所述凹腔，两个所述凹腔内的所述夹持块分别贴合于所述榫头对称的两侧壁；

和/或，所述夹持块的形状与所述凹腔的形状相适配。

5.如权利要求1所述的风扇叶片榫头的测试装置，其特征在于，所述夹持机构还设有开槽，所述开槽与所述容纳腔连通并自所述容纳腔朝远离所述容纳腔的方向贯穿所述夹持机构的顶面。

6.如权利要求5所述的风扇叶片榫头的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括紧固件，所述紧固件横向穿过所述夹持机构和所述开槽，所述紧固件设置为向所述夹持机构的两侧施加朝向所述开槽的作用力。

7.如权利要求5所述的风扇叶片榫头的测试装置，其特征在于，沿第一方向，所述容纳腔的宽度逐渐减小；

和/或，沿第一方向，所述开槽的宽度逐渐增大。

8.一种风扇叶片，其特征在于，所述风扇叶片在如权利要求1-7任意一项所述的风扇叶片榫头的测试装置中使用，所述风扇叶片包括榫头，所述榫头设置于所述风扇叶片榫头的测试装置的容纳腔中。

9.如权利要求8所述的风扇叶片，其特征在于，所述风扇叶片还包括延伸段，所述榫头和所述延伸段之间平滑过渡，所述延伸段的叶面呈平直状。

10.如权利要求8所述的风扇叶片，其特征在于，所述榫头具有沿垂直于所述风扇叶片的轴线的方向延伸的端面，当所述榫头位于所述容纳腔内，所述端面与所述容纳腔的底面之间具有间隔。

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