CN220490336U - 高温叶片振动试验设备 - Google Patents

Abstract

一种高温叶片振动试验设备，包括振动台、夹具和位移传感器，夹具设在振动台的上端；其特征是：在振动台外面套设有机架，在机架上端设有电动提升机，电动提升机下方通过钢丝绳吊装有保温箱，在机架内上部两侧对称设有滑道，保温箱通过两侧的滑块滑动安装在滑道上；在保温箱内设有炉体，炉体内壁预埋有电阻丝；在保温箱顶面和底面中心分别设有通孔，用于插入待检测的叶片并进行检测；在保温箱顶面设有传感器支架，所述位移传感器通过一个槽型托架设在传感器支架上，槽型托架内设有冷却夹层；在槽型托架底面设有二个检测孔，二个检测孔分别与所述位移传感器的发射端和接收端对应。该设备使用方便，可提高试验效率，延长使用寿命，提高测量准确。

Description

高温叶片振动试验设备

技术领域

本实用新型涉及产品检测领域，特别涉及一种高温叶片振动试验设备。

背景技术

燃气轮机是包括大飞机、特种船舶、新一代主战坦克、民用发电等领域的主要动力源之一，其工作原理简单来说就是通过燃料燃烧产生高温气体，推动涡轮叶片转动，从而带动其他设备的运转，而高温合金叶片是航空发动机和地面燃气轮机等的核心主承力部件，其处于高应力、高温、高压气流的环境中，需要具有高强度、高韧性、抗腐蚀、抗疲劳和抗冲击的优良性能才能胜任此项工作。

高温振动疲劳试验就是为测试高温合金叶片在高温下抗疲劳性能而产生的试验方式，在温箱内将叶片升至近似叶片工作状态温度，保持一定时间使振动工装及叶身温度均匀稳定，在叶片一阶共振频率下进行激振，测试其疲劳极限，以便运用至后期实际使用过程中。

公开号为CN209069545U公开了一种叶片高温振动疲劳试验系统，包括温控箱、振动台和用于固定叶片的夹具，所述夹具能够与所述振动台固定；所述温控箱能够罩设所述振动台和所述夹具，所述温控箱内设置有若干电热元件，以提高放置在其内部的所述叶片的试验温度；所述温控箱上设置有位移传感器和与所述位移传感器配合的入射孔，以检测所述叶片的叶尖位移；所述叶片上设置有高温应变片，以检测所述叶片的应力和应变。本实用新型能够在高温环境下测定涡轮叶片的疲劳寿命。

这种叶片高温振动疲劳试验系统存在如下问题：

1、位移传感器设在温控箱上，而温控箱模拟航空发动机涡轮叶片的实际工作环境温度高达1200℃，因此温控箱产生的热气会提高位移传感器的工作温度，使传感器长时间工作在高温环境下，不仅会造成传感器失效甚至损坏，降低使用寿命，而且会影响测量结果的准确性；

2、采用整体温控箱结构，高温振动试验结束后只能开启温控箱门，温控箱内部热空气消散较慢，自然冷却效果较差，同时构造成本过高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种使用方便，可提高试验效率，延长使用寿命，提高测量准确性的高温叶片振动试验设备。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种高温叶片振动试验设备，包括振动台、夹具和位移传感器，所述夹具设在振动台的上端，用于夹持叶片并在振动台的驱动下进行振动；其特殊之处是：在振动台外面套设有机架，在机架上端设有电动提升机，电动提升机下方通过钢丝绳吊装有保温箱，在机架内上部两侧对称设有滑道，保温箱通过两侧的滑块滑动安装在滑道上；

在保温箱内设有炉体，炉体内壁预埋有电阻丝，用于加热置于炉体内的叶片；在保温箱顶面和底面中心分别设有通孔，用于插入待检测的叶片并进行检测；

在保温箱顶面设有传感器支架，所述位移传感器通过一个槽型托架设在传感器支架上，所述槽型托架内设有冷却夹层，用于通入循环冷水对所述位移传感器进行冷却；在槽型托架底面设有二个检测孔，二个检测孔分别与所述位移传感器的发射端和接收端对应。

作为进一步优选，在传感器支架上位于槽型托架的下方设有冷却风箱，在冷却风箱顶面设有二个检测孔且分别与槽型托架底面的二个检测孔一一对应；在冷却风箱底面设有矩形长孔，并与保温箱顶面的通孔对应，以便于检测。

作为进一步优选，在冷却风箱前、后两侧分别设有相互对应的长条形进风口和排风口，进风口通过管路外接风机，用于吹散上浮的热气流，避免热气流施加在位移传感器上。

作为进一步优选，所述保温箱内壁与炉体外壁之间填充有空气凝胶，用于隔热并保护炉体。

作为进一步优选，所述电动提升机通过一根主绳连接有一个吊盘，所述钢丝绳为四根且分别连接在吊盘与保温箱顶面靠近四个角点之间。

作为进一步优选，所述夹具通过水冷盘固定在振动台的上端，在水冷盘内设有蛇形布置的冷却水管，冷却水管两端由水冷盘外缘引出，用于外接冷却水冷却振动台。

本实用新型的有益效果是：

1、由于在保温箱顶面设有传感器支架，所述位移传感器通过一个槽型托架设在传感器支架上，所述槽型托架内设有冷却夹层，通过冷却夹层通入循环冷水冷却可有效降低位移传感器的工作温度；同时通过设在槽型托架下方的冷却风箱外接风机，能够吹散上浮的热气流，避免热气流施加在位移传感器上，进一步降低位移传感器的工作温度，从而保证位移传感器能够长时间工作，延长使用寿命，提高测量准确性。

2、由于在机架上端设有电动提升机，电动提升机下方通过钢丝绳吊装有保温箱，保温箱通过两侧的滑块滑动安装在滑道上，在保温箱内设有炉体，用于加热置于炉体内的叶片；通过电动提升机带动保温箱垂直升降，在高温振动试验结束后，可整体升起保温箱，使叶片完全裸露在空气中，从而达到更高效的自然冷却，便于在试验结束后尽快拆卸试件，使用方便，可提高试验效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的右视图。

图3是本实用新型的立体结构图。

图4是本实用新型保温箱的结构示意图。

图5是图4的A-A剖视图。

图6是图4的立体结构图。

图7是夹具的结构示意图。

图8是图7中水冷盘的俯视图。

图中：机架1，振动台2，隔热底板3，夹具4，保温箱5，通孔501，滑道6，滑块7，位移传感器8，电动提升机9，搭扣锁10，主绳11，吊盘12，钢丝绳13，不锈钢箱体14，高铝纤维板15，炉体16，空气凝胶17，冷却风箱18，槽型托架19，传感器支架20，有机玻璃21，电阻丝22，水冷盘23，下支座24，上支座25，夹块26，顶丝27，冷却水管28。

具体实施方式

如图1～图8所示，本实用新型涉及的一种高温叶片振动试验设备，包括振动台2、夹具4和位移传感器8，所述夹具4设在振动台2的上端，用于夹持叶片并在振动台2的驱动下进行振动。在振动台2外面套设有机架，机架是由型材焊接而成且为上窄下宽的阶梯状，在机架上端固定有电动提升机9，电动提升机9下方通过钢丝绳13吊装有保温箱5，在机架内上部两侧对称固定有二根竖直布置的滑道6，所述保温箱5左右两侧上下对称固定有二对滑块7，并通过滑块7滑动安装在两侧的滑道6上。

所述保温箱5是由不锈钢箱体14和设在不锈钢箱体14内的高铝纤维板15构成，在保温箱5内设有炉体16，炉体16为耐高温材料制成且内壁预埋有电阻丝22，用于加热置于炉体16内的叶片；在保温箱5顶面和底面中心分别设有通孔501，用于插入待检测的叶片并进行检测；在保温箱5顶面的通孔内镶装有机玻璃21，用于起到隔热效果。所述保温箱5内壁与炉体16外壁之间填充有空气凝胶17，用于隔热并保护炉体16。

在保温箱5顶面固定有传感器支架20，在传感器支架20上部固定有一个槽型托架19，所述位移传感器8为激光位移传感器且固定在槽型托架19的槽口内。所述槽型托架19内设有冷却夹层191并在两端顶面设有进水接头和出水接头，用于通入循环冷水对所述位移传感器8进行冷却；在槽型托架19的底面设有二个检测孔192，二个检测孔192分别与所述位移传感器8的发射端和接收端一一对应。

在传感器支架20上位于槽型托架19的下方通过螺钉固定有冷却风箱18，在冷却风箱18顶面设有二个检测孔181且分别与槽型托架19底面的二个检测孔192一一对应；在冷却风箱18底面设有矩形长孔182，并与保温箱5顶面的通孔对应，以便于检测。

在冷却风箱18前、后两侧分别设有相互对应的长条形进风口183和排风口184，进风口183外侧通过管路外接风机(图中未示出)，使冷却风箱18内形成横向的风带，用于吹散上浮的热气流，避免热气流施加在位移传感器8上。

所述电动提升机9通过一根主绳11连接有一个吊盘12，所述钢丝绳13为四根且分别连接在吊盘12与保温箱5顶面靠近四个角点之间。

所述夹具4通过水冷盘23使用螺栓固定在振动台2的上端，在水冷盘23内设有蛇形布置的凹槽并在凹槽内预设有冷却水管28，冷却水管28两端由水冷盘23外缘引出，用于外接冷却水冷却振动台2。

所述夹具4包括相互通过螺栓连接的上支座25和下支座24，在上支座25的槽口内设有夹块26，用于卡入待测试的叶片；在上支座25上端旋入有顶丝27，顶丝27顶在夹块顶面，用于下压夹块夹紧叶片。所述夹具4通过下支座固定在水冷盘23上。

在机架上位于水冷盘23的外面套设有隔热底板3，所述保温箱5下落后落在隔热底板3上，在保温箱5两侧与隔热底板3之间设有对应的搭扣锁10，用于连接下落后的保温箱5与隔热底板3。所述隔热底板3是由保温材料和包裹在保温材料外面的铁皮构成。

试验时，将叶片装入夹具4内并通过顶丝夹紧，通过电动提升机9降下保温箱5并落在隔热底板3上，通过搭扣锁10将隔热底板3与保温箱5固定，使夹具4和叶片插入到炉体16内，将激光位移传感器8监测点对正后控制电阻丝22接通电源进行升温操作，升至试验温度后根据试验大纲要求时间进行保温，当保温时间结束叶片温度稳定后，开始启动振动台2进行振动试验。

首先通过振动台2与位移传感器8配合进行扫频试验确定叶片危险频率，然后通过振动台2对叶片进行激振，直至达到要求循环次数或叶片发生破坏时停止试验，通过激光位移传感器8检测叶片的振动幅度。试验时，通过槽型托架19内通入冷却水和冷却风箱18内的进风可降低位移传感器8的工作温度，排除热流干扰，确保位移传感器8长时间工作。

试验后，通过电动提升机9沿滑道竖直升起保温箱5，使叶片和夹具4完全裸露在空气中，从而达到更高效的自然冷却；待叶片冷却至100℃以下时，便可松开顶丝，取下叶片。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种高温叶片振动试验设备，包括振动台、夹具和位移传感器，所述夹具设在振动台的上端，用于夹持叶片并在振动台的驱动下进行振动；其特征是：在振动台外面套设有机架，在机架上端设有电动提升机，电动提升机下方通过钢丝绳吊装有保温箱，在机架内上部两侧对称设有滑道，保温箱通过两侧的滑块滑动安装在滑道上；

在保温箱内设有炉体，炉体内壁预埋有电阻丝，用于加热置于炉体内的叶片；在保温箱顶面和底面中心分别设有通孔，用于插入待检测的叶片并进行检测；

在保温箱顶面设有传感器支架，所述位移传感器通过一个槽型托架设在传感器支架上，所述槽型托架内设有冷却夹层，用于通入循环冷水对所述位移传感器进行冷却；在槽型托架底面设有二个检测孔，二个检测孔分别与所述位移传感器的发射端和接收端对应。

2.根据权利要求1所述的高温叶片振动试验设备，其特征是：在传感器支架上位于槽型托架的下方设有冷却风箱，在冷却风箱顶面设有二个检测孔且分别与槽型托架底面的二个检测孔一一对应；在冷却风箱底面设有矩形长孔，并与保温箱顶面的通孔对应，以便于检测。

3.根据权利要求2所述的高温叶片振动试验设备，其特征是：在冷却风箱前、后两侧分别设有相互对应的长条形进风口和排风口，进风口通过管路外接风机，用于吹散上浮的热气流，避免热气流施加在位移传感器上。

4.根据权利要求1所述的高温叶片振动试验设备，其特征是：所述保温箱内壁与炉体外壁之间填充有空气凝胶，用于隔热并保护炉体。

5.根据权利要求1所述的高温叶片振动试验设备，其特征是：所述电动提升机通过一根主绳连接有一个吊盘，所述钢丝绳为四根且分别连接在吊盘与保温箱顶面靠近四个角点之间。

6.根据权利要求1-5任一项所述的高温叶片振动试验设备，其特征是：所述夹具通过水冷盘固定在振动台的上端，在水冷盘内设有蛇形布置的冷却水管，冷却水管两端由水冷盘外缘引出，用于外接冷却水冷却振动台。