[发明专利]一种套齿疲劳寿命模拟件

说明书

本申请属于发动机强度设计领域，为一种套齿疲劳寿命模拟件，包括上齿板、内套齿、下齿板和外套齿，上齿板和下齿板的横截面均为矩形并且上齿板和下齿板平行设置，内套齿共有多组并且多组内套齿并排设置于上齿板的下方，外套齿共有多组并且多组外套齿并排设置于下齿板的上方，内套齿与外套齿相互啮合；在进行套齿疲劳寿命试验时，将上齿板和下齿板放入至试验台上，对上齿板和下齿板进行固定后，完成安装；而后将拉伸力施加设备分别与上齿板和下齿板相连，即可进行套齿的疲劳寿命试验；使用较低载荷即可达到与工作状态相同的应力水平，在简化试验设备的同时可提高加载频率，缩短试验周期，可大幅降低燃料动力及人工费用。

技术领域

本申请属于发动机强度设计领域，特别涉及一种套齿疲劳寿命模拟件。

背景技术

主轴系统是发动机的重要组成部分，主要起连接作用并负责传递功率，是发动机构件中重要的断裂关键件。套齿作为连接风扇轴和低压涡轮轴的连接结构，一旦发生破坏，会造成功率传递中断进而引发涡轮转子的飞转，导致轮盘破裂、高能碎片飞出等极其严重的后果。

在大涵道比涡扇发动机中，因需带动超大尺寸的风扇叶片旋转，低压轴系传递的扭矩较普通发动机高出约1.5倍；而其寿命要求约是普通发动机的10倍。受特殊结构及受力特征等的影响，套齿连接结构通常为疲劳寿命薄弱部位。为保证套齿连接结构在全寿命期内安全可靠的工作，必须对其进行疲劳寿命考核试验，以保证其具有足够的疲劳寿命。

齿套结构如图1所示，通常套齿的疲劳寿命考核验证是通过低压轴系的疲劳试验完成的。轴系的疲劳试验需要设计专门的试验器，包括施扭装置、承扭装置、固定装置等大量大尺寸结构装备。

有技术方案，其缺点主要有以下三点：

1)在整个低压轴系上进行套齿结构的疲劳寿命考核，需使用风扇轴、低压涡轮轴、连接螺母、支撑轴承等大量发动机件以及专用加载装置和固定装置等，且试验后的零组件不能再在发动机或其他试验中使用，资源利用率低，消耗巨大。

2)因被考核的试验轴系结构庞大、施加的试验载荷大，加载频率低，完成10⁷高周疲劳循环次数常需进行长达数月甚至一整年时间的试验；对于超长寿命的发动机，还需考虑超高周疲劳问题，试验时间会进一步加长。完成一套轴系的试验，所需试验时间长，燃料动力及人工费用超高。

3)每次试验只能考核验证一种套齿结构的疲劳寿命，试验子样数少、周期长、效率低，且无法及时对优化改进结构进行验证；亦无法进行多个应力等级下疲劳寿命极限的研究，不利于数据积累形成数据库，不能有效地对新设结构提供技术指导。

因此如何对套齿结构进行简单、高效的试验是一个需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供了一种套齿疲劳寿命模拟件，以解决现有技术中进行套齿疲劳试验时试验设备复杂、资源利用率低、消耗巨大的问题。

本申请的技术方案是：一种套齿疲劳寿命模拟件，包括上齿板、内套齿、下齿板和外套齿，所述上齿板和下齿板的横截面均为矩形并且上齿板和下齿板平行设置，所述内套齿共有多组并且多组内套齿并排设置于上齿板的下方，所述外套齿共有多组并且多组外套齿并排设置于下齿板的上方，所述内套齿与外套齿相互啮合，所述上齿板和下齿板均能够承受水平的拉伸力。

优选地，所述上齿板上承受拉伸力的一侧设有与内套齿并排设置的第一承力柱，所述下齿板上承受拉伸力的一侧设有与外套齿并排设置的第二承力柱。

优选地，不同所述内套齿或外套齿的齿根结构不同。

优选地，所述上齿板和下齿板的侧板上均开设有螺孔。