[实用新型]一种用于悬臂涡轮盘的高温超速试验转接装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及液体火箭发动机涡轮泵转子高温超速疲劳试验领域，是一种用于悬臂涡轮盘的高温超速疲劳试验转接装置，主要应用于长悬臂结构的盘轴一体式涡轮盘超速疲劳试验。

背景技术

涡轮泵转子是液体火箭发动机的动力核心，是输送液氢液氧推进剂的关键组件，其运行状态的好坏将直接影响液体火箭发动机的性能和可靠性。由于涡轮泵转子转速高、动能大，实际工作状态受高温、振动等多种复杂因素影响，对其进行动力学特性及振动分析十分重要。然而，仿真分析无法准确模拟涡轮泵转子的复杂工况，普通试验研究也难以实现对高温高速状态的模拟，因此，超速疲劳试验对涡轮泵转子系统的动力学特性及结构强度可靠性研究显得尤为重要。

超速疲劳试验是利用高速旋转所产生的强大离心力，在超出旋转构件实际而定工作转速1或1.25倍的试验转速下，对高速旋转件预加载荷，来验证、提高旋转构件工作安全可靠性的一种试验方法，主要应用于转子系统的质量控制和工作转速的验证、转子系统的极限强度试验和转子系统的疲劳试验等方面

由于试验在高温高速下进行，并且进行试验的涡轮盘存在较大悬臂，对试验的定位和对中要求极高，而对转子系统的稳定性控制也是一个难题。现有试验装置仅仅能满足常温状态下的超速和疲劳试验，对中精度较差，可达到试验转速较低，并且装置上不具备去重带。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种用于悬臂涡轮盘的高温超速试验转接装置，为了进行液体火箭发动机涡轮泵转子高温超速疲劳试验，满足长悬臂涡轮盘的超速疲劳试验对接要求，设计了一种转接装置，起到将试验台驱动轴与涡轮盘进行定位、对接、紧固，传扭的作用，对中精度较高，同时考虑装置转动惯量的要求。该装置材料需要满足600℃高温和35000r/min转速下的强度要求，并且装置不能因为高温膨胀而松脱，同时要确保超速疲劳试验件的动态稳定性。设计时还需满足低速动平衡去重的要求。

本实用新型解决的技术方案为：一种用于悬臂涡轮盘的高温超速疲劳试验转接装置，包括：涡轮盘连接件(1)；定位块(2)、M10内六角螺钉(3)；C型平键(4)；

涡轮盘连接件(1)包括：驱动法兰连接段(101)和悬臂涡轮盘连接段(102)；驱动法兰连接段为中空圆柱体，悬臂涡轮盘连接段为中空圆柱体；

驱动法兰连接段(101)的一个端面与外部的驱动轴通过法兰连接，并通过螺钉固定，使外部驱动轴能够带动涡轮盘连接件(1)转动；定位块(2)的第一定位圆柱体(2021)与外部的驱动轴配合，实现涡轮盘连接件(1)和外部的驱动轴定位；驱动法兰连接段(101)的一个端面设有一个圆柱形凹槽；

悬臂涡轮盘连接段(102)的一个端面和驱动法兰连接段(101)的另一个端面贴合，悬臂涡轮盘连接段(102)的另一个端面设有圆柱形凹槽，且圆柱形凹槽的直径大于悬臂涡轮盘连接段(102)的内壁的直径，在圆柱形凹槽内壁上设置有两个安装C型平键(4)的矩形键槽，且矩形键槽的尺寸与C型平键(4)匹配；C型平键(4)为一端带有弧形面的长方体，与弧形面(401)对应的一端为平面端(402)；

C型平键(4)的平面端(402)插入矩形键槽内，弧形面(401)从矩形键槽伸出；两个C型平键(4)伸出的弧形面(401)作为涡轮盘转子的安装端；

定位块(2)为包括防止M10内六角螺钉(3)松动段(201)和定位段(202)，防止螺钉(3)松动段为圆柱体，定位段(202)为两个定位圆柱体，分别为第一定位圆柱体(2021)和第二定位圆柱体(2022)，第一定位圆柱体(2021)的直径小于第二定位圆柱体(2022)，第二定位圆柱体(2022)位于第一定位圆柱体(2021)和防止M10内六角螺钉(3)松动段(201)之间；第二定位圆柱体(2022)和驱动法兰连接段(101)的一个端面设有的圆柱形凹槽配合实现涡轮盘连接件(1)和定位块(2)的定位，防止M10内六角螺钉(3)松动段(201)和定位段(202)均位于驱动法兰连接段(101)内；

M10内六角螺钉(3)位于涡轮盘连接件(1)内，M10内六角螺钉(3)包括螺帽和螺柱，螺帽与定位块(2)的防止松动段(201)靠近且有一定间隙，螺柱从悬臂涡轮盘连接段(102)的另一个端面的圆柱形凹槽内伸出，能够与外部涡轮盘转子连接。

为了保持高速状态下的稳定性，避免升速过程中出现自激励振动，本试验装置与外部悬臂涡轮盘转子装配后整体的轴向转动惯量I_z与径向转动惯量I_x的关系为：