[发明专利]一种空心涡轮叶片试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种空心涡轮叶片试验装置，包括叶片定位块、顶紧螺杆、顶块、感应加热系统和冷却水套，所述叶片定位块为柱形件，所述叶片定位块的一端设置有和冷却水套连接的圆盘；所述叶片定位块的另一端横向设置有枞树形榫槽结构，所述枞树形榫槽结构连接感应加热系统；所述枞树形榫槽结构的后端设置为孔洞，所述孔洞内依次放置顶块和顶紧螺杆。通过该装置将空心涡轮叶片试验件与振动试验器进行连接，并通过结构上的设计使得涡轮叶片试验件能同时且独立的承受温度场、空气冷却以及振动载荷的作用，使载荷能更加准确且真实的作用于被考核的涡轮叶片，以模拟发动机工作状态所承受的边界条件，最终达到考核涡轮叶片试验件疲劳强度的目的。

技术领域

本发明涉及叶片试验技术领域，具体为一种空心涡轮叶片试验装置及方法。

背景技术

航空发动机涡轮叶片是航空发动机极为重要的做工部件，在航空发动机结构中起着非常重要的作用。涡轮叶片在工作中不仅承受高温高压气流的作用，同时将高温高压燃气的热能转化成动能驱动压气机和风扇的持续运转。为验证空心涡轮叶片加工工艺的稳定性以及结构设计的合理性，需要对空心涡轮叶片进行振动疲劳强度试验来验证零件的强度储备，为零件的状态评定以及寿命评估提供理论和试验依据。

然而，由于航空发动机空心涡轮叶片的材料多为高温合金材料，这种材料的力学性能只有在高温环境下才能被充分考核到。发动机工作时，涡轮前温度已超过涡轮叶片材料的允许工作温度，为了不让涡轮叶片的力学性能下降，目前大部分发动机都是在涡轮叶片的空心腔中通入冷却空气以达到对叶片降温的目的。

因此叶片在工作中叶身不仅处于温度场中，同时内部有冷却空气通过，使叶身沿叶片厚度方向承受一定的温度梯度作用；且承受着复杂的离心力、气动力及振动载荷的作用，随着现代发动机对零部件考核试验越来越高的要求，尽可能的模拟零部件的真实工作边界条件，更加真实的考核涡轮叶片的强度储备是非常迫切的需求。

现有的叶片试验中，仅仅是针对压气机叶片等实心叶片，且温度场一般由封闭式电阻炉实现均匀温度场的施加；且针对涡轮叶片的高温疲劳主要是拉伸疲劳；一般采用夹紧枞树形榫头的两个纵树面进行榫头的固定，无法完全模拟发动机的状态。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种空心涡轮叶片试验装置及方法，通过该装置将空心涡轮叶片试验件与振动试验器进行连接，并通过结构上的设计使得涡轮叶片试验件能同时且独立的承受温度场、空气冷却以及振动载荷的作用，使载荷能更加准确且真实的作用于被考核的涡轮叶片，以模拟发动机工作状态所承受的边界条件，最终达到考核涡轮叶片试验件疲劳强度的目的。

本发明是通过以下技术方案来实现：本发明提供一种空心涡轮叶片试验装置，包括叶片定位块、顶紧螺杆、顶块、感应加热系统和冷却水套，所述叶片定位块为柱形件，所述叶片定位块的一端设置有和冷却水套连接的圆盘；所述叶片定位块的另一端横向设置有枞树形榫槽结构，所述枞树形榫槽结构连接感应加热系统；所述枞树形榫槽结构的后端设置为孔洞，所述孔洞内依次放置顶块和顶紧螺杆。

进一步的，所述顶紧螺杆和顶块均设置为通孔结构，所述顶紧螺杆的一端和顶块连接。

进一步的，所述顶紧螺杆的一端设置有内螺纹，所述内螺纹和管接头连接。

进一步的，所述顶块的一端为圆盘结构，所述圆盘结构的圆柱面上设置有环形凹槽。

进一步的，所述感应加热系统设置为螺旋状的加热线圈。

进一步的，所述冷却水套内部设置有冷却水路，所述冷却水套和振动台连接。

进一步的，所述冷却水套的两端均设置为圆盘型。

进一步的，所述冷却水套和叶片定位块之间通过螺纹孔连接，所述孔洞圆周阵列分布于圆盘上。