專利名稱：微動(dòng)腐蝕磨損-微幅碰撞磨損試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種試驗(yàn)機(jī)，具體地說(shuō)是一種主要用于渦輪葉片等微動(dòng)腐蝕磨損和微幅 碰撞磨損試驗(yàn)研究的磨損試驗(yàn)機(jī)。 .
(二)
背景技術(shù)：
現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)(航空、船舶、工業(yè))和蒸汽輪機(jī)(工業(yè)、船用)等動(dòng)力機(jī)械裝置中大量 采用帶冠渦輪葉片、帶各種中間阻尼臺(tái)的葉片(渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片、后風(fēng)扇葉片、 殿舶燃?xì)廨啓C(jī)倒車渦輪葉片等)和各種形式的葉片振動(dòng)阻尼裝置，以改變?nèi)~片的振動(dòng)特性， 提高其工作可靠性，或提高其氣動(dòng)性能。
由于葉片的葉型沿葉展是扭轉(zhuǎn)、變化的，當(dāng)工作時(shí)在離心力、氣動(dòng)力及溫度場(chǎng)的作用下， 葉片會(huì)發(fā)生彈性扭轉(zhuǎn)。當(dāng)葉片的葉冠、阻尼臺(tái)在安裝狀態(tài)或工作狀態(tài)下其阻尼面處于接觸擠 壓的狀態(tài)時(shí)，由于葉片振動(dòng)則阻尼面就處于微動(dòng)磨損狀態(tài)。當(dāng)葉冠、阻尼臺(tái)在工作狀態(tài)下， 其葉冠、阻尼臺(tái)工作面間仍有間隙時(shí)則就處于碰撞磨損狀態(tài)。無(wú)論是微動(dòng)磨損或碰撞磨損， 在長(zhǎng)期工作條件下，都會(huì)使工作面間的"緊度"變小，間隙變大，從而影響葉片的工作可靠性。 為此，需要一種能反映上述工作特征的微動(dòng)腐蝕磨損一微幅碰撞磨損試驗(yàn)機(jī)來(lái)進(jìn)行研究。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種表征航空、船舶、工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)，蒸汽輪機(jī)等動(dòng)力機(jī)械裝置 中的"帶冠渦輪葉片"、"帶各種中間阻尼臺(tái)的葉片"和"葉片振動(dòng)阻尼裝置"等的微動(dòng)腐蝕磨損、 微幅碰撞磨損工作特性的試驗(yàn)機(jī)。并能適用于類似機(jī)械的微動(dòng)腐蝕磨損一微幅碰撞磨損試驗(yàn) 機(jī)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的試驗(yàn)機(jī)由主機(jī)和系統(tǒng)兩個(gè)部分組成
主機(jī)的組成包括裝置底座、驅(qū)動(dòng)變頻電機(jī)、偏心輪機(jī)構(gòu)、杠桿式擺臂機(jī)構(gòu)、電加熱爐、 試驗(yàn)件夾具、加載裝置、可控剛度彈性碰撞裝置、龍門(mén)架。
系統(tǒng)包括測(cè)控系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。測(cè)控系統(tǒng)的組成包括電機(jī)變頻控制(擺動(dòng)頻率調(diào)節(jié))、 加載系統(tǒng)測(cè)控、加熱爐溫度測(cè)控、電機(jī)扭矩測(cè)量、微機(jī)系統(tǒng)(包括數(shù)據(jù)采集、顯示和系統(tǒng)控 制)。冷卻系統(tǒng)采用氣冷、水冷。
驅(qū)動(dòng)變頻電機(jī)通過(guò)軸端安裝的偏心輪撥動(dòng)杠桿式擺臂機(jī)構(gòu)，使處于加熱爐內(nèi)的試驗(yàn)段在 加載裝置產(chǎn)生的垂向力作用下作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在規(guī)定的擠壓應(yīng)力、溫度、頻率和位移幅度下， 上下試件作相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而模擬了葉片微動(dòng)腐蝕磨損的工作條件。
不加載，并啟用試驗(yàn)段左右側(cè)的試驗(yàn)件夾具和加熱爐兩側(cè)可控剛度彈性碰撞裝置的試驗(yàn)，夾具，即可模擬微幅碰撞磨損的工作條件。 本發(fā)明包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征
1. 杠桿式擺臂機(jī)構(gòu)以帶滾動(dòng)軸承的軸銷作為旋轉(zhuǎn)中心，并通過(guò)前后兩個(gè)帶滾珠的托架安 裝在裝置底座上。上述各處均有潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。
2. 驅(qū)動(dòng)變頻電機(jī)軸端安裝的偏心輪，易于更換不同偏心量的偏心輪，以實(shí)現(xiàn)所需的試驗(yàn) 段的位移量；
3. 所述的杠桿式擺臂機(jī)構(gòu)軸銷的撥叉中設(shè)有潤(rùn)滑脂儲(chǔ)腔，在撥叉與電機(jī)驅(qū)動(dòng)的偏心輪接 觸面上有潤(rùn)滑脂溢出孔；
4. 加載機(jī)構(gòu)可以是砝碼加載、杠桿-砝碼加載、伺服電機(jī)加載、液壓加載等；
5. 可控剛度彈性碰撞裝置的彈簧力及剛度可以用壓縮彈簧或更換彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)；
6. 電加熱爐是一個(gè)帶鉸鏈和快裝扣的可分式結(jié)構(gòu)。電加熱爐頂部有孔通加載桿，底部有 孔通試驗(yàn)段，前后兩側(cè)有孔用于插入可控剛度彈性碰撞裝置。所有開(kāi)孔處均有柔性隔熱密封 套；
7. 試驗(yàn)件采用易于換裝的裝夾結(jié)構(gòu)；
8. 在杠桿式擺臂機(jī)構(gòu)軸銷中心銷處有冷卻介質(zhì)(氣或水)在附近流過(guò)；
9. 在可控剛度彈性碰撞裝置的彈簧段有冷卻空氣冷卻；
10. 在高溫段工作的零件，均是用高溫合金制成的。
11. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、顯示，試驗(yàn)裝置自動(dòng)控制。 本發(fā)明的裝置可以實(shí)現(xiàn)以下功能
1. 在常溫或高溫下進(jìn)行不同頻率的微動(dòng)或碰撞磨損試驗(yàn)；
2. 在常溫或高溫下進(jìn)行不同載荷的微動(dòng)或碰撞磨損試驗(yàn)；
3. 在常溫或高溫下進(jìn)行不同剛度的碰撞磨損試驗(yàn)
4. 在常溫或高溫下進(jìn)行不伺周次的微動(dòng)或碰撞磨損試驗(yàn)； ,5.在常溫或高溫下進(jìn)行不同位移的微動(dòng)磨損試驗(yàn)；
6. 在常溫或高溫下進(jìn)行不同間隙的碰撞磨損試驗(yàn)；
7. 在常溫或高溫下進(jìn)行各種材料的微動(dòng)或碰撞磨損試驗(yàn)； 本發(fā)明裝置主要適用于
1. 燃?xì)廨啓C(jī)(航空、船舶、工業(yè))和蒸汽輪機(jī)(工業(yè)、船用)帶冠渦輪葉片、渦輪風(fēng)扇 發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片、后風(fēng)扇葉片、船舶燃?xì)廨啓C(jī)倒車渦輪葉片，各種形式的葉片振動(dòng)阻尼裝 置的微動(dòng)磨損和微幅碰撞磨損試驗(yàn)研究；
2. 微動(dòng)磨損和碰撞磨損面的修復(fù)工藝研究(材料、涂層工藝)；3.類似機(jī)械的微動(dòng)磨損和微幅碰撞磨損試驗(yàn)。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在
l.在同一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)上，可以進(jìn)行微動(dòng)腐蝕磨損和碰撞磨損試驗(yàn)，提高了試驗(yàn)臺(tái)的利用率， 節(jié)省了經(jīng)費(fèi)；
'2.采用杠桿式擺臂機(jī)構(gòu)，可以保證試驗(yàn)段要求"微幅"位移時(shí)的精度。此外，也使驅(qū)動(dòng)電機(jī) 上的作用力大大減小，從而使摩擦力減小；
3. 換裝不同偏心量的偏心輪，即可快速實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)段所需的位移量(從微幅至毫米級(jí))；
4. 可控剛度彈簧碰撞裝置以一種簡(jiǎn)便的方式實(shí)現(xiàn)用戶要求的剛度值，也可以滿足左右裝 置剛度各異的特定要求。
5. 以一種較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，模擬了研究對(duì)象發(fā)生微動(dòng)腐蝕磨損和碰撞磨損時(shí)的主要工作特 征，頻率、載荷、位移、溫度、剛度均可控、可調(diào)。
(四)


圖1是模型圖2是圖1的A面展開(kāi)圖3是試驗(yàn)機(jī)組成示意圖4是微動(dòng)腐蝕磨損一微幅碰撞磨損試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖5是圖4的局部放大圖6是圖5的C-C剖面圖7是圖4的B-B剖面圖8是試驗(yàn)件安裝示意圖； 圖9是加載機(jī)構(gòu)一結(jié)構(gòu)示意圖； 圖10是圖9的局部放大圖； 圖ll是加載機(jī)構(gòu)二結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述
結(jié)合圖1，依靠碰撞限幅和阻尼作用來(lái)控制葉片工作狀態(tài)下的動(dòng)應(yīng)力的渦輪帶冠葉片等
葉片裝置，其典型的物理模型如圖l。 Mi代表各撞擊和被撞擊物體的質(zhì)量，Ke和Ce分別代 表系統(tǒng)剛度和阻尼，5為兩物體間隙，F(xiàn)(t)為作用于撞擊物體上的外力。而本試驗(yàn)裝置中試驗(yàn) 段左右側(cè)的試驗(yàn)件和加熱爐兩側(cè)的可控剛度彈性碰撞裝置即是此模型的具體體現(xiàn)。
依靠葉片預(yù)扭及在工作條件下的彈性扭轉(zhuǎn)，使葉冠阻尼面間產(chǎn)生"緊度"并聯(lián)成整圈，以 控制葉片工作狀態(tài)下的動(dòng)應(yīng)力的渦輪帶冠葉片等葉片裝置，其典型的物理模型如圖1和圖2。M代表由安裝預(yù)扭和彈性扭轉(zhuǎn)在葉冠處產(chǎn)生的扭矩，F(xiàn)為由扭矩M在葉冠阻尼面上產(chǎn)生的法 向力。葉片振動(dòng)時(shí)，葉冠阻尼面間即在有擠壓應(yīng)力的條件下作微動(dòng)。而本試驗(yàn)裝置中處于加 熱爐內(nèi)的在加載裝置垂向作用力下作相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的上下試件即是此模型的具體體現(xiàn)。
結(jié)合圖3，試驗(yàn)機(jī)由主機(jī)1和系統(tǒng)2兩部分組成，系統(tǒng)包括測(cè)控系統(tǒng)(電機(jī)變頻控制、 爐溫控制、電機(jī)扭矩測(cè)量、加載控制、微機(jī)系統(tǒng))和冷卻系統(tǒng)；
結(jié)合圖4-圖7，主機(jī)的組成包括裝置底座3、驅(qū)動(dòng)電機(jī)8、偏心輪機(jī)構(gòu)9、杠桿擺臂機(jī)構(gòu) 6、電加熱爐4，變頻電機(jī)通過(guò)軸端安裝的帶滾動(dòng)軸承的偏心輪，使杠桿擺臂機(jī)構(gòu)以軸銷5為 中心，以滾柱托架7為平面產(chǎn)生往復(fù)擺動(dòng)，上述各處均有潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。
電加熱爐4是一個(gè)帶鉸鏈和快裝扣的可分式結(jié)構(gòu)，以便易于更換試驗(yàn)件，電加熱爐底部 的孔使擺臂試驗(yàn)段的下部可以支托在滾柱托架11上，孔與穿越件間亦有柔性密封12，滾柱 托架有冷卻介質(zhì)冷卻。
結(jié)合圖8，擺臂中心銷5處有潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，其前并有冷卻介質(zhì)經(jīng)接入口 13流入冷卻，加 熱爐由安裝在底座上的定位塊14定位；電加熱爐4底部側(cè)面有三個(gè)異形孔，B孔為擺臂穿越 處，A孔為可控剛度彈性碰撞裝置15插入處，孔與穿越件間均有柔性密封套10密封；當(dāng)進(jìn) 行微動(dòng)磨損試驗(yàn)時(shí)，A L (兩處)用隔熱堵塞封堵；當(dāng)進(jìn)行微幅碰撞試驗(yàn)時(shí)，加熱爐頂端的 孔(一處)用用隔熱垴塞封堵。
結(jié)合圖9-10，示意帶杠桿-砝碼加載，加載機(jī)構(gòu)，通過(guò)加載支架17安裝在試驗(yàn)臺(tái)上，在 加載桿處有冷卻介質(zhì)流入冷卻。可控剛度彈性碰撞裝置的彈簧段有冷卻空氣從接入口 18流入 冷卻，彈簧力和剛度可以借改變調(diào)整環(huán)20的長(zhǎng)度壓縮彈簧或更換彈簧19來(lái)實(shí)現(xiàn)，試驗(yàn)件夾 具16是一種快裝結(jié)構(gòu)，將試驗(yàn)件插入配合精密的孔中用螺帽壓緊鎖定。
結(jié)合圖ll，示意帶伺服電機(jī)加載的試驗(yàn)裝置，伺服電機(jī)加載機(jī)構(gòu)通過(guò)加載支架21安裝 在試驗(yàn)臺(tái)上，在加載桿處有冷卻介質(zhì)流入冷卻。
權(quán)利要求
1、一種微動(dòng)腐蝕磨損-微幅碰撞磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于試驗(yàn)機(jī)由主機(jī)和系統(tǒng)兩個(gè)部分組成，系統(tǒng)包括測(cè)控系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，主機(jī)的組成包括裝置底座、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、偏心輪機(jī)構(gòu)、杠桿擺臂機(jī)構(gòu)和電加熱爐，杠桿式擺臂機(jī)構(gòu)以帶滾動(dòng)軸承的軸銷作為旋轉(zhuǎn)中心，并通過(guò)前后兩個(gè)帶滾珠的托架安裝在裝置底座上，變頻電機(jī)通過(guò)軸端安裝的帶滾動(dòng)軸承的偏心輪，使杠桿擺臂機(jī)構(gòu)以軸銷為中心，以滾柱托架為平面產(chǎn)生往復(fù)擺動(dòng)，上述各處均有潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，電加熱爐底部的孔使擺臂試驗(yàn)段的下部可以支托在滾柱托架上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微動(dòng)腐蝕磨損一微幅碰撞磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的杠桿式擺 臂機(jī)構(gòu)軸銷的撥叉中設(shè)有潤(rùn)滑脂儲(chǔ)腔，在撥叉與電機(jī)驅(qū)動(dòng)的偏心輪接觸面上有潤(rùn)滑脂溢出孑L，杠桿式擺臂機(jī)構(gòu)軸銷中心銷處有潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，其前并有冷卻介質(zhì)經(jīng)接入口流入冷卻。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微動(dòng)腐蝕磨損一微幅碰撞磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的電加熱爐 由安裝在裝置底座上的定位塊定位；電加熱爐底部側(cè)面有三個(gè)異形孔，其中一個(gè)孔為擺臂 穿越處， 一個(gè)孔為可控剛度彈性碰撞裝置插入處，孔與穿越件間均有柔性密封套密封;當(dāng)'進(jìn)行微動(dòng)磨損試驗(yàn)時(shí)，前兩孔用隔熱堵塞封堵；當(dāng)進(jìn)行微幅碰撞試驗(yàn)時(shí)，電加熱爐頂端的 孔用隔熱堵塞封堵。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微動(dòng)腐蝕磨損一微幅碰撞磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的加載機(jī)構(gòu) 通過(guò)加載支架安裝在試驗(yàn)臺(tái)上，在加載桿處有冷卻介質(zhì)流入冷卻。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微動(dòng)腐蝕磨損一微幅碰撞磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的可控剛度 彈性碰撞裝置設(shè)置有彈簧段，彈簧段有冷卻空氣從接入口流入冷卻。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微動(dòng)腐蝕磨損一微幅碰撞磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的試驗(yàn)件夾 具是一種快裝結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)件插入配合精密的孔中用螺帽壓緊鎖定。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的微動(dòng)腐蝕磨損一微幅碰撞磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的測(cè)控系統(tǒng) 包括電機(jī)變頻控制、爐溫控制、電機(jī)扭矩測(cè)量、加載控制和微機(jī)系統(tǒng)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的微動(dòng)腐蝕磨損一微幅碰撞磨損,試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的電加熱爐 底部的孔與穿越件間設(shè)置有柔性密封，滾柱托架有冷卻介質(zhì)冷卻。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種微動(dòng)腐蝕磨損—微幅碰撞磨損試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)機(jī)由主機(jī)和系統(tǒng)兩個(gè)部分組成，系統(tǒng)包括測(cè)控系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，主機(jī)的組成包括裝置底座、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、偏心輪機(jī)構(gòu)、杠桿擺臂機(jī)構(gòu)和電加熱爐，杠桿式擺臂機(jī)構(gòu)以帶滾動(dòng)軸承的軸銷作為旋轉(zhuǎn)中心，并通過(guò)前后兩個(gè)帶滾珠的托架安裝在裝置底座上，變頻電機(jī)通過(guò)軸端安裝的帶滾動(dòng)軸承的偏心輪，使杠桿擺臂機(jī)構(gòu)以軸銷為中心，以滾柱托架為平面產(chǎn)生往復(fù)擺動(dòng)，上述各處均有潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，電加熱爐底部的孔使擺臂試驗(yàn)段的下部可以支托在滾柱托架上。本發(fā)明表征航空、船舶、工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)，蒸汽輪機(jī)等動(dòng)力機(jī)械裝置中的“帶冠渦輪葉片”、“帶各種中間阻尼臺(tái)的葉片”和“葉片振動(dòng)阻尼裝置”等的微動(dòng)腐蝕磨損、微幅碰撞磨損工作特性的試驗(yàn)機(jī)，并能適用于類似機(jī)械。
文檔編號(hào)G01N3/56GK101666731SQ200810137050
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2008年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月2日
發(fā)明者琦 李, 聞雪友 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七○三研究所