一种发动机主轴疲劳试验载荷确定方法.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CN109520717A(43)申请公布日2019.03.26(21)申请号201811559464.0(22)申请日2018.12.20(71)申请人中国航发四川燃气涡轮研究院地址610500四川省成都市新军路六号(72)发明人沈晓薇于进学高雄兵张晓晶(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人王世磊(51)Int.Cl.G01M13/00(2019.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种发动机主轴疲劳试验载荷确定方法(57)摘要本发明提供的一种针对发动机轴类零件疲劳试验载荷的确定方法。通过将旋转弯矩载荷等效转换为振动扭矩载荷，解决轴类疲劳试验中旋转弯矩载荷不能在普通疲劳试验机上加载的问题，使得可以使用普通疲劳试验机开展小尺寸的轴类零件疲劳试验，不需要再针对被试轴尺寸进行专门的轴类疲劳试验器设计、重新建设或大量改造，从而降低轴类疲劳试验的成本，也降低了试验载荷加载难度，提高了载荷加载精度。CN109520717ACN109520717A权利要求书1/2页1.一种发动机主轴疲劳试验载荷确定方法，其特征在于：所述方法包括：确定主轴的标准循环载荷；通过等效转换，将所述标准循环载荷转换为等效循环载荷；将所述等效循环载荷乘以对应的散度系数，得到试验载荷谱。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述确定主轴的标准循环载荷，具体包括：根据扭矩MT、振动扭矩ΔMT、轴向力P、旋转弯矩Mb确定主轴的标准循环载荷。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述通过等效转换，将所述标准循环载荷转换为等效循环载荷，具体包括：按照载荷作用的循环次数要求，将扭矩MT、轴向力P划分为低循环载荷，将振动扭矩ΔMT、旋转弯矩Mb划分为高循环载荷；分别计算主轴在所述低循环载荷和所述高循环载荷作用下的应力，得到主轴在所述低循环载荷峰值作用下的应力幅值σm和在所述高循环载荷作用下的应力幅值σa；使用Goodman曲线评估主轴在标准循环载荷下的高循环疲劳寿命储备α；选取适当的振动扭矩值ΔM′T，计算主轴在载荷ΔM′T作用下寿命考核部位的应力，得到应力幅值σ'a；使用所述σ'a和σa,max按公式(3)计算出等效循环载荷(MT、P、ΔM′T)下的高循环疲劳寿命储备α'；通过调整振动扭矩ΔM′T值，使得寿命考核部位的高循环疲劳储备α′与α相当，则可确定出等效后的高循环载荷ΔM′T。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述将所述等效循环载荷乘以对应的散度系数，得到试验载荷谱，具体包括：根据标准循环的低循环载荷和等效后的高循环载荷振动扭矩ΔM′T分别乘以疲劳散度系数得到试验的低循环载荷MTs、Ps和试验高循环载荷ΔMTs，具体为：MTs＝K1×K2×K3×MT…………………………………………(4)Ps＝K1×K2×K3×P……………………………………………(5)ΔMTs＝K′1×K2×K3×ΔM'T………………………………………(6)式中：MTs为试验载荷的扭矩；Ps为试验载荷的轴向力；ΔMTs为试验载荷的振动扭矩；K1为低循环疲劳载荷的散度系数；K′1为高循环疲劳载荷的散度系数；K2为材料强度修正系数；K3为温度修正系数；MT为标准循环载荷的主扭矩；P为标准循环载荷的轴向力；ΔM′T为等效后的振动扭矩。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述使用Goodman曲线计算主轴在标准循环载荷下的高循环疲劳寿命储备α，具体包括：根据公式(1)、公式(2)计算主轴在标准循环载荷下的高循环疲劳寿命储备α，其中，公式(1)式中，σa,max为允许的最大高循环应力；σm为平均应力，取为低循环峰值载荷下的应力幅值；σ-1为对应温度下的材料疲劳强度；σb为对应温度下的材料拉伸强度；2CN109520717A权利要求书2/2页公式(2)式中，σa为高循环载荷下的应力幅值。3CN109520717A说明书1/4页一种发动机主轴疲劳试验载荷确定方法技术领域[0001]本发明属于发动机领域，涉及一种发动机主轴疲劳试验载荷确定方法。背景技术[0002]航空发动机轴类零件，是转子上起支持作用的零件，也是转子上传递扭矩(功率)的零件。发动机主轴是非常重要的承力件，在工作中承受包括主扭矩、轴向力和轴对称载荷的低循环疲劳载荷和包括陀螺力矩、振动扭矩、不平衡力等的高循环疲劳载荷同时作用。在发动机设计中，需要通过轴类疲劳试验对其寿命进行考核。[0003]工程上，主轴疲劳试验载荷的确定一般直接由标准循环载荷乘以散度系数作为试验载荷谱，即直接由轴向力、扭矩、振动扭矩和旋转弯矩等的标准循环载荷分别乘以对应的散度系数，得到轴向力、扭矩、振动扭矩和旋转弯矩等的标准循环载荷试验载荷谱。[0004]由于普通的疲