一种涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳试验装置及方法.pdf

(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CN110389024A(43)申请公布日2019.10.29(21)申请号201910521213.1(22)申请日2019.06.17(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人宣海军吴英龙吴亚楠陈传勇(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人郑海峰(51)Int.Cl.G01M13/00(2019.01)G01M7/02(2006.01)G01N3/36(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳试验装置及方法(57)摘要本发明公开了一种涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳试验装置及方法。装置包括高速旋转试验系统、高周激振系统、微机测控系统、裂纹检测系统和高速滑环。高速滑环安装在高速旋转试验系统上，将裂纹检测系统的信号传输至微机测控系统，并将微机测控系统的信号传输至高周激振系统。本发明方案采用真实叶片、真实榫槽，在高速旋转状态下进行激振，实现高周振动载荷、低周离心载荷的准确传递，解决了准确模拟榫接结构的压力分布、温度分布、应力分布的问题；能较简单的分析受力情况、裂纹萌生位置、以及裂纹扩展规律等。本专利涉及的发明在涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳方法中具有模拟榫接结构受力准确、疲劳寿命预测精度高的特点。CN110389024ACN110389024A权利要求书1/2页1.一种涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳试验装置，其特征在于包括高速旋转试验系统、高周激振系统、微机测控系统、裂纹检测系统和高速滑环(17)；所述高速旋转试验系统包括芯轴(10)、高速柔性轴(11)、转接段(1)、涡轮盘(2)和叶片(6)；芯轴与高速柔性轴同轴安装，且两者内部设置有互相连通的油道，油道入口位于高速柔性轴的端部中心，油道贯穿高速柔性轴的轴心线并进入芯轴，油道在芯轴轴心线上开设一定长度后与位于芯轴侧壁上的油道出口连通；涡轮盘通过转接段安装在芯轴底端，可随芯轴转动；涡轮盘与叶片榫接固定；所述高周激振系统包括高频激振缸(7)、支架(8)、高频激振阀(14)、油箱及油泵(15)；所述的支架(8)固定安装在芯轴(10)上；所述高频激振缸(7)一端固定在支架上，另一端与叶片刚性接触；所述的高频激振缸与布置在支架(8)上的油管(9)相连通，所述的油管(9)与设置在芯轴上的油道出口相连通；高速柔性轴(11)上的油道入口与外部油管密封连接，外部油管与油箱连接，外部油管上设有高频激振阀(14)和油泵(15)；所述裂纹检测系统包括应变片(3)、压力传感器(4)、位移传感器(5)和高速摄像机；所述的应变片粘贴于发动机转子的榫槽端部，压力传感器安装在涡轮盘与叶片的榫接处，位移传感器粘贴于发动机转子的榫头根部，高速摄像机聚焦于涡轮盘与叶片的榫接处；所述的应变片(3)、压力传感器(4)、位移传感器(5)的信号通过设置在芯轴和高速柔性轴内部的导线与高速滑环的动环接线端(12)相连，高速滑环的静环接线端(13)通过导线与微机测控系统相连，高速滑环将高周激振系统、裂纹检测系统获取的检测信号传输至微机测控系统，并将微机测控系统的控制信号传输至高周激振系统；高速摄像机与微机测控系统相连传输所采集的图像。2.根据权利要求1所述的一种涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳试验装置，其特征在于所述支架包含若干条以芯轴轴心为中心、沿芯轴半径方向排布的支臂，所述的芯轴上设置与支臂数量相同、且位置正对支臂的油道出口，每一条支臂端部均安装一个高频激振缸，高频激振缸与对应的叶片刚性接触，每条支臂上均布置一条油管(9)，油管(9)一端与高频激振缸相连，另一端与对应位置的油道出口相连。3.根据权利要求1所述的一种涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳试验装置，其特征在于所述的高频激振缸(7)上设有负载传感器，所述的负载传感器通过设置在芯轴和高速柔性轴内部的导线与高速滑环相连，通过高速滑环与微机测控系统电连接。4.根据权利要求3所述的一种涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳试验装置，其特征在于所述微机测控系统包括工控机和应变仪(16)；所述工控机分别与高频激振阀(14)、负载传感器和应变仪相连；所述的应变仪与裂纹检测系统中的应变片(3)、压力传感器(4)、位移传感器(5)相连用于对发动机转子的榫槽端部的变形进行动态应变采样和传输，并把模拟信号转换成数字信号。5.根据权利要求1所述的一种涡轮发动机转子榫接结构高低周复合疲劳试验装置，其特征在于所述的高速柔性轴(11)的油道入口端部通过旋转油封与轴套密封连接，所述的外部油管与所述的轴套密封连接。6.一种权利要求1至5中任一项所述试验装置的涡轮发动机转子榫接结构高低