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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110631933A(43)申请公布日2019.12.31(21)申请号201910892049.5(22)申请日2019.09.20(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人胡殿印王荣桥郝鑫奕张斌鄢林曹福粱毛建兴(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人安丽杨学明(51)Int.Cl.G01N3/32(2006.01)G01N3/04(2006.01)G01M13/00(2019.01)权利要求书2页说明书8页附图6页(54)发明名称一种涡轮叶片榫接结构的高温大载荷试验夹具及试验方法(57)摘要本发明涉及一种涡轮叶片榫接结构的高温大载荷试验夹具及试验方法,可用于涡轮叶片榫接结构的热机械疲劳、蠕变-疲劳、低循环疲劳、蠕变等试验加载。本套夹具上下两端分别通过一个夹持构件与疲劳试验机相连接,夹持构件通过燕尾型榫接结构与涡轮叶片上下夹具相连接;涡轮叶片上夹具主要由两个构件组成,内有冷水通道,涡轮叶片安装在两构件形成的内腔中,通过伸根段的一对斜面实现与叶片上夹具的安装定位和轴向载荷的传递;下夹具由高温合金材料制成,通过纵树型榫槽与涡轮叶片榫头相配合,可使用感应加热线圈对叶片榫接结构进行加热。本发明实现了涡轮叶片的稳定夹持,并能够满足对榫接结构施加室温至500℃的温度载荷、0N至150kN机械载荷的试验要求。CN110631933ACN110631933A权利要求书1/2页1.一种涡轮叶片榫接结构的高温大载荷试验夹具,其特征在于,包括:顶端夹持构件(1)、限位挡板(2)、固定螺栓(3)、伸根夹具(4)、夹紧螺栓(5)、螺母(6)、涡轮叶片(7)、榫头子夹具(8)、榫头母夹具(9)、固定长螺栓(10)、底端夹持构件(11)和垫片(12);顶端夹持构件(1)一端通过圆柱段与疲劳试验机相连,另一端通过燕尾型榫槽与伸根夹具(4)上端的燕尾型榫头相配合;两块限位挡板(2)通过固定螺栓(3)与顶端夹持构件(1)连接,限制伸根夹具(4)沿燕尾型榫槽滑动;两块伸根夹具(4)通过固定边配合实现相互定位,并由夹紧螺栓(5)和螺母(6)夹紧;涡轮叶片(7)通过的一对斜面与伸根夹具(4)(或垫片(12))相配合,叶片的榫头与榫头子夹具(8)上的榫槽相配合;榫头子夹具(8)通过过盈配合嵌入榫头母夹具(9)中;榫头母夹具(9)通过燕尾型榫头与底端夹持构件(11)上的燕尾型榫槽相配合;两块限位挡板(2)通过固定长螺栓(10)和螺母(6)与底端夹持构件(11)连接,限制榫头子夹具(8)沿燕尾型榫槽滑动;底端夹持构件(11)通过圆柱段与疲劳试验机相连;在伸根夹具(4)内部的斜配合面上可安装一对垫片(12),垫片(12)与伸根夹具(4)和涡轮叶片(7)同时配合;伸根夹具(4)通过底部的冷却水孔通入冷却水进行冷却,涡轮叶片榫接结构通过电感加热铜线圈进行加热,即通过在榫头子夹具(8)周围缠绕感应线圈对涡轮叶片(7)的榫头部分进行加热。2.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片榫接结构的高温大载荷试验夹具,其特征在于:所述涡轮叶片(7)的形成方法是:将真实涡轮叶片的叶冠及叶身切去,只保留叶片的伸根和榫头,在伸根段切割出一对与水平面所夹锐角在30°至35°范围内的V型斜面,将斜面下方的伸根材料和榫头材料去除,得到试验所需的涡轮叶片(7),这样既为叶片创造了承载结构,又通过减小榫头横截面积的方式降低了试验所需的载荷。3.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片榫接结构的高温大载荷试验夹具,其特征在于:所述高温为500℃,最大载荷为150kN。4.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片榫接结构的高温大载荷试验夹具,其特征在于:所述涡轮叶片(7)通过伸根段的一对斜面与伸根夹具(4)(或垫片(12))相配合,同时涡轮叶片(7)通过纵树型榫头与榫头子夹具(8)上的纵树型榫槽相配合,叶片伸根、榫头的两组配合面的空间位置相互交错,从而在传递载荷的同时实现涡轮叶片(7)的定位。5.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片榫接结构的高温大载荷试验夹具,其特征在于:所述榫头子夹具(8)和榫头母夹具(9)由镍基变形高温合金材料制成,能够承受500℃的温度而无需冷却,从而模拟涡轮叶片榫接结构实际工况下的温度载荷。6.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片榫接结构的高温大载荷试验夹具,其特征在于:所述伸根夹具(4)底部有冷却水通道,伸根夹具(4)通过外接冷却水管使冷却水流过内部的水流通道对夹具进行冷却,以保证伸根夹具(4)能够承受500℃的高温试验条件。7.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片榫接结构的高温大载荷试验夹具,其特征在于:所述伸根夹具(4)、榫头母夹具(9)上的燕尾型榫头结构与顶端夹持构件