[发明专利]一种考核异形端盖边缘部位极限强度的结构、装置以及考核方法

说明书

本发明属于旋转机械与金属材料应用技术领域，具体涉及一种考核异形端盖边缘部位极限强度的结构、装置以及考核方法，整体考核结构包括带有中心内孔的异形端盖、插入到中心内孔中的针式轴承以及通过锁紧螺母装配在异形端盖的尾端的电机转子；异形端盖包括端盖主体段、由端盖主体段的内侧朝一侧延伸并形成有中心内孔的端盖尾端段以及由端盖主体段的外侧朝另一侧延伸的外端垂直段，端盖主体段靠近外端垂直段的边缘部位为极限强度考核部位，通过调整所述外端垂直段的高度使边缘部位应力最高。本发明通过对异形端盖二次设计，保证在一定载荷下，边缘部位(A处)应力最高，最先失效，有效地实现对异形端盖边缘部位的不同批次金属性能差异性的考核。

技术领域

本发明属于旋转机械与金属材料应用技术领域，具体涉及一种考核异形端盖边缘部位极限强度的结构、装置以及考核方法。

背景技术

异形端盖应用在旋转机械领域，需要在旋转机械上高速、长时间运行，对材料以及结构状态有极为苛刻的要求，图1中的异形端盖结构，其A处部位厚度为1mm左右，为结构“薄弱环节”，一旦该处部位存在材料缺陷，容易导致应力状态发生突变，直接影响工作载荷下的机器可靠性。在旋转载荷下，该异形端盖结构的高应力区为中心内孔以及最外垂直段，而中心内孔较厚、垂直段外侧有复合材料层保护，材料内部缺陷引起结构失效概率较小，而A处部位较薄，一旦该部位有缺陷或性能差异形较大，很容易导失效。

因此，在异形端盖加工完成后，如何设计试验进行抽检测试，特别是对“薄弱部位”有效地考核，是需要解决的关键技术。对异形端盖边缘部位极限强度考核存在以下难点：

1、测量材料自身的拉伸强度和屈服强度，不能直接反映出边缘A部位所能承受的极限旋转载荷(极限强度)。

2、如果直接采用异形端盖考核，外端垂直段应力非常高，随着载荷升高，迅速成喇叭口状，直至失效，极限强度较低，不是因边缘A处部位先发生失效的极限强度，达不到对不同批次金属性能差异形考核的目的。

3、异形端盖垂直段缠绕复合材料增强结构，试验件在很高载荷才会失效，但超高载荷下复合材料增强后的异形端盖失效部位不确定，计算表明应该是内侧部位先失效。同样，该方法无法对不同批次金属性能差异形考核的目的。

如何有效对异形端盖边缘A部位进行极限旋转载荷(极限强度)考核，需要设计合理的考核件结构，以及对试验状态进有效采集，验验证失效位置和失效过程，保证异形端盖极限强度考核的失效位置在边缘A部位，是需要解决的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于一种考核异形端盖边缘部位极限强度的结构、装置以及考核方法，保证整体考核结构各部件的极限强度性能远高于异形端盖的极限强度性能，且保证异形端盖在高载荷下的失效部位为边缘A部位，并通过试验和监测装置，进行失效部位和失效过程的采集。有效地实现对异形端盖边缘部位的不同批次金属性能差异性的考核。

本发明为解决这一问题所采取的技术方案是：

一种考核异形端盖边缘部位极限强度的结构，包括整体考核结构，所述整体考核结构包括带有中心内孔的异形端盖、插入到中心内孔中的针式轴承以及通过锁紧螺母装配在异形端盖的尾端的电机转子；

所述异形端盖包括一体成型的端盖主体段、由端盖主体段的内侧朝一侧延伸并形成有中心内孔的端盖尾端段以及由端盖主体段的外侧朝另一侧延伸的外端垂直段，所述端盖主体段的厚度由内向外逐渐减小，所述端盖主体段靠近外端垂直段的边缘部位为极限强度考核部位，通过调整所述外端垂直段的高度使边缘部位应力最高。

优选的，所述异形端盖的最大直径为150mm。

进一步优选的，所述外端垂直段与端盖主体段相垂直，所述外端垂直段的高度设计为6mm，所述边缘部位的应力高于中心内孔以及外端垂直段的应力。

进一步优选的，所述端盖尾端段包括至少三级直径依次减小的台阶结构，第二级所述台阶结构上设有与锁紧螺母螺纹配合的外螺纹。