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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CN108444720A(43)申请公布日2018.08.24(21)申请号201810528413.5(22)申请日2018.05.29(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潘锦超毛建兴(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人安丽邓治平(51)Int.Cl.G01M15/00(2006.01)G01N3/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种涡轮小叶片榫接结构的高低周复合疲劳试验夹具(57)摘要本发明涉及一种航空发动机涡轮小叶片榫接结构的高低周复合疲劳试验夹具,实现涡轮小叶片榫接结构在试验时纵向低周大载荷、横向高周振动载荷以及热载荷的同时加载。疲劳机夹紧顶端固持结构,并通过夹紧螺栓固定涡轮盘;涡轮盘与涡轮叶片通过榫接连接;小叶片夹具依靠摩擦力夹紧涡轮叶片叶身部分;小叶片夹具下方与高周激振杆通过螺栓拧紧,上方与传力顶板通过轴孔结构间隙配合;传力顶板与传力拉板通过轴孔结构间隙配合,固定长螺栓保持结构稳定性;传力拉板与低周施力结构通过螺母拧紧;低周施力结构下方被疲劳机夹紧;疲劳机施加低周载荷,激振杆外接激振器施加高周载荷,榫接位置外接电感加热铜线圈施加热载荷。本发明满足涡轮小叶片榫接结构稳定夹持,并实现其在高温条件下的高低周复合疲劳。CN108444720ACN108444720A权利要求书1/1页1.一种涡轮小叶片榫接结构高低周复合疲劳试验夹具,其特征在于,包括:顶端固持结构(1)、夹紧螺栓(2)、固定长螺栓(3)、传力顶板(4)、传力拉板(5)、涡轮盘(6)、涡轮叶片(7)、小叶片夹具(8)、高周激振力施加点(9)和低周施力结构(10);顶端固持结构(1)的顶端与疲劳机相连,另一端通过夹紧螺栓(2)与涡轮盘(6)相连;涡轮盘(6)与涡轮叶片(7)通过榫接连接;小叶片夹具(8)摩擦夹紧涡轮叶片(7),同时小叶片夹具(8)通过高周激振力施加点(9)与外接激振器相连,并且小叶片夹具(8)与传力顶板(4)轴孔间隙配合;传力顶板(4)与传力拉板(5)轴孔间隙配合,固定长螺栓(3)保持稳定性;低周施力结构(10)与传力拉板(5)通过螺母拧紧,并与疲劳机相连。2.根据权利要求1所述的一种涡轮小叶片榫接结构高低周复合疲劳试验夹具,其特征在于:所述小叶片夹具(8)与传力顶板(4),传力顶板(4)与传力拉板(5)均为轴孔间隙配合方式,沿垂直位置存在±5°的摆动裕度,保证激振力能够顺利传递至涡轮小叶片榫接位置。3.根据权利要求1所述的一种涡轮小叶片榫接结构高低周复合疲劳试验夹具,其特征在于:所述夹紧螺栓(2)夹紧涡轮盘(6)时内侧有套筒,避免涡轮盘(6)在加载时周向转动或轴向窜动。4.根据权利要求1所述的一种涡轮小叶片榫接结构高低周复合疲劳试验夹具,其特征在于:所述高周激振力施加点(9)位于小叶片夹具(8)夹持中心正下方90mm处,增加高周载荷力矩,提高振动效果。5.根据权利要求1所述的一种涡轮小叶片榫接结构高低周复合疲劳试验夹具,其特征在于:所述小叶片夹具(8)根据涡轮小叶片叶盆和叶背型面数据进行精确的数控加工,并通过四个螺栓压紧小叶片夹具(8),依靠摩擦力预紧涡轮小叶片。2CN108444720A说明书1/4页一种涡轮小叶片榫接结构的高低周复合疲劳试验夹具技术领域[0001]本发明是一种针对航空发动机涡轮小叶片榫接结构的高低周复合疲劳试验的加载技术,它是一种能够对涡轮小叶片榫接结构同时施加纵向低周大载荷、横向高周振动载荷以及热载荷的加载技术,属于航空航天发动机技术领域。背景技术[0002]航空发动机是一种极限产品,发动机涡轮叶片和涡轮盘工作在高温、高压、高转速等的复杂载荷环境下,涡轮榫接结构的高低周复合疲劳失效是榫接结构的主要失效模式。为了对榫接结构高低周复合疲劳寿命进行深入研究,需要对涡轮榫接结构开展大量复合疲劳试验,针对涡轴发动机的涡轮小叶片榫接结构的试验研究也是至关重要的一项工作。涡轴发动机涡轮叶片因尺寸较小,通常小于70mm,型面复杂,导致夹持困难,因而限制了高低周疲劳试验的开展,如何对小叶片纵向低周大载荷的顺利加载,不产生脱落、压应力不均匀等情况是一项难题;同时疲劳试验过程中在已有纵向低周大载荷的基础上仍要施加横向高周振动载荷、产生振动作用也是一项难以突破的关键点。因此十分有必要设计一种适用于涡轮小叶片榫接结构的高低周复合疲劳试验夹具。[0003]目前文献中对涡轮小叶片高低周疲劳试验夹具的有效设计方案少见公开报道,此前对涡轮小叶片的夹具设计方法参照大型涡轮叶片夹具设计。闫晓军等人[1]在文献参考文献([1]闫晓军,聂景旭.定向结晶涡轮叶片蠕变/