一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤安全超轉(zhuǎn)試驗(yàn)系統(tǒng)及方法
【專利說(shuō)明】一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤安全超轉(zhuǎn)試驗(yàn)系統(tǒng)及方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)與測(cè)試領(lǐng)域，涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤安全超轉(zhuǎn) 試驗(yàn)系統(tǒng)及方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤是新型發(fā)動(dòng)機(jī)的重大改進(jìn)部件，不僅應(yīng)用于在研型號(hào)，而且 還將在未來(lái)高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛應(yīng)用。為了暴露整體葉盤在材質(zhì)、設(shè)計(jì)和制造方面的問(wèn) 題，安全超轉(zhuǎn)試驗(yàn)是其中重要的一項(xiàng)內(nèi)容。試驗(yàn)結(jié)果對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的安全、可靠使用或改進(jìn) 改型非常重要。而整體葉盤安全超轉(zhuǎn)試驗(yàn)方法與通常的不帶葉片的盤類零件的試驗(yàn)方法應(yīng) 有所區(qū)別，在達(dá)到盤心和盤緣的考核標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，應(yīng)考慮試驗(yàn)過(guò)程中葉片的振動(dòng)、應(yīng)力的變 化，避免葉片先于盤破壞而使試驗(yàn)被迫中止。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003] 本發(fā)明提出一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤安全超轉(zhuǎn)試驗(yàn)系統(tǒng)及方法，該方法用于驗(yàn)證 新航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤是否安全可靠，是否達(dá)到航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制任務(wù)書要求的指標(biāo)。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0005] -種航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤安全超轉(zhuǎn)試驗(yàn)方法，包括以下步驟：
[0006] 1)利用錘擊法測(cè)量試驗(yàn)整體葉盤中每個(gè)葉片的一彎頻率；
[0007] 2)確定不同類型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的最大工作轉(zhuǎn)速；
[0008] 3)檢測(cè)超轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速滿足整體葉盤中所有葉片的一彎頻率大于3倍的超轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速 所對(duì)應(yīng)的頻率；
[0009] 4)確定超轉(zhuǎn)合格標(biāo)準(zhǔn)；
[0010] 5)將試驗(yàn)整體葉盤與試驗(yàn)轉(zhuǎn)接軸、試驗(yàn)控制臺(tái)進(jìn)行連接，然后利用鎖緊裝置進(jìn)行 鎖緊，保證整體葉盤與試驗(yàn)器連接可靠；
[0011] 6)整體葉盤在進(jìn)行安全超轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)需對(duì)試驗(yàn)器的振動(dòng)和葉盤葉片一彎處應(yīng)力進(jìn) 行監(jiān)控，振動(dòng)通過(guò)振動(dòng)傳感器監(jiān)測(cè)，葉片應(yīng)力通過(guò)中心軸將應(yīng)變線引出，經(jīng)過(guò)滑環(huán)引電器將 信號(hào)接到動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上；
[0012] 7)試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)轉(zhuǎn)速應(yīng)逐步提高；
[0013] 8)試驗(yàn)卸載后，關(guān)閉試驗(yàn)器，分解試驗(yàn)整體葉盤，殘余變形測(cè)量和無(wú)損檢查及測(cè)量 尺寸，根據(jù)檢查結(jié)果，給出試驗(yàn)結(jié)論，試驗(yàn)結(jié)束。
[0014] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：
[0015] 所述步驟3)中，如果3倍的超轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)頻等于或小于葉片的一彎頻率，則應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè) 其中一彎頻率等于或接近3倍超轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)頻率的葉片。
[0016] 所述步驟4)中，超轉(zhuǎn)合格標(biāo)準(zhǔn)為在超轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速條件下，盤心和盤緣徑向殘余變形小 于等于0. 1%，同時(shí)試驗(yàn)件熒光探傷無(wú)缺陷。
[0017] 所述步驟6)中，最大應(yīng)力值小于葉盤材料的σ-l，整體葉盤葉片粘貼應(yīng)變片為 2~6片，采用對(duì)稱的方式粘貼，粘貼完成后整體葉盤進(jìn)行動(dòng)平衡。
[0018] 所述步驟7)中，超轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下停留時(shí)間為2分鐘或5分鐘。
[0019] 本發(fā)明還公開了一種用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤安全超轉(zhuǎn)試驗(yàn)方法的試驗(yàn)系統(tǒng)，包 括試驗(yàn)整體葉盤以及試驗(yàn)轉(zhuǎn)接軸，試驗(yàn)整體葉盤通過(guò)鎖緊裝置與試驗(yàn)轉(zhuǎn)接軸鎖緊；試驗(yàn)轉(zhuǎn) 接軸通過(guò)信號(hào)傳輸導(dǎo)線與監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)相交互；試驗(yàn)轉(zhuǎn)接軸的上端與試驗(yàn)控制臺(tái)固定連 接。
[0020] 其進(jìn)一步的改進(jìn)在于：
[0021] 所述鎖緊裝置為套裝在試驗(yàn)轉(zhuǎn)接軸上、并配合使用的壓板、鎖緊螺母以及圓螺母。
[0022] 所述檢測(cè)控制系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀。
[0023] 所述試驗(yàn)整體葉盤為風(fēng)扇、壓氣機(jī)整體葉盤中的一個(gè)或幾個(gè)組合體。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0025] 本發(fā)明提供了航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤安全超轉(zhuǎn)試驗(yàn)的試驗(yàn)方法，根據(jù)試驗(yàn)整體葉盤 中每個(gè)葉片的一彎頻率、不同航空發(fā)動(dòng)機(jī)的最大工作轉(zhuǎn)速以及整體葉盤中所有葉片的一彎 頻率大于3倍的超轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的頻率，確定超轉(zhuǎn)合格標(biāo)準(zhǔn)；試驗(yàn)時(shí)，整體葉盤在進(jìn)行 安全超轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)需對(duì)試驗(yàn)器的振動(dòng)和葉盤葉片一彎處應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)控，振動(dòng)通過(guò)振動(dòng)傳感器 監(jiān)測(cè)，葉片應(yīng)力通過(guò)中心軸將應(yīng)變線引出，經(jīng)過(guò)滑環(huán)引電器將信號(hào)接到動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上；本發(fā) 明根據(jù)超轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)頻與葉片一彎頻率的控制關(guān)系、限制了試驗(yàn)過(guò)程中葉片最大動(dòng)應(yīng)力值，使整 體葉盤安全超轉(zhuǎn)試驗(yàn)順利進(jìn)行，能夠適用于各類型航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤安全超轉(zhuǎn)試驗(yàn)的考 核。 【【附圖說(shuō)明】】
[0026] 圖1為航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤安全超轉(zhuǎn)試驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖；
[0027] 圖2為航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤葉片一彎頻率監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)圖；
[0028] 圖3為航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤安全超轉(zhuǎn)試驗(yàn)方法流程簡(jiǎn)圖。
[0029] 其中：1為試驗(yàn)整體葉盤；2為監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)；3為試驗(yàn)控制臺(tái)；4為試驗(yàn)轉(zhuǎn)接軸；5 為壓板；6為鎖緊螺母；7為圓螺母；8為應(yīng)變片；9為信號(hào)傳輸導(dǎo)線。 【【具體實(shí)施方式】】
[0030] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0031] 參見圖1和圖2,本發(fā)明航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤安全超轉(zhuǎn)試驗(yàn)系統(tǒng)，包括試驗(yàn)整體葉 盤1以及試驗(yàn)轉(zhuǎn)接軸4,試驗(yàn)整體葉盤1通過(guò)鎖緊裝置與試驗(yàn)轉(zhuǎn)接軸4鎖緊；鎖緊裝置為套 裝在試驗(yàn)轉(zhuǎn)接軸4上、并配合使用的壓板5、鎖緊螺母6以及圓螺母7。試驗(yàn)轉(zhuǎn)接軸4通過(guò) 信號(hào)傳輸導(dǎo)線9與檢測(cè)控制系統(tǒng)2相交互；試驗(yàn)轉(zhuǎn)接軸4的上端與試驗(yàn)控制臺(tái)3固定連接。 試驗(yàn)整體葉盤1可以是風(fēng)扇、壓氣機(jī)整體葉盤中的一個(gè)或幾個(gè)組合體。圖2航空發(fā)動(dòng)機(jī)整 體葉盤葉片一彎頻率監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)圖示出了應(yīng)變片的粘貼方式。
[0032] 如圖3所示，試驗(yàn)方法的步驟如下：
[0033] 1)利用錘擊法測(cè)量試驗(yàn)整體葉盤中每個(gè)葉片的一彎頻率；
[0034] 2)確定不同類型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的最大工作轉(zhuǎn)速；
[0035] 3)檢測(cè)超轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速滿足整體葉盤中所有葉片的一彎頻率大于3倍的超轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速 所對(duì)應(yīng)的頻率；如果3倍的超轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)頻等于或小于葉片的一彎頻率，則應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)其中一彎 頻率等于或接近3倍超轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)頻率的葉片。
[0036] 4)確定超轉(zhuǎn)合格標(biāo)準(zhǔn)，在超轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速條件下，盤心和盤緣徑向殘余變形滿足要求，同 時(shí)試驗(yàn)件熒光探傷無(wú)缺陷；
[0037] 5)將試驗(yàn)整體葉盤與試驗(yàn)轉(zhuǎn)接軸、試驗(yàn)控制臺(tái)進(jìn)行連接，然后利用鎖緊裝置進(jìn)行 鎖緊，保證整體葉盤與試驗(yàn)器連接可靠；
[0038] 6)整體葉盤在進(jìn)行安全超轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)需對(duì)試驗(yàn)器的振動(dòng)和葉盤葉片一彎處應(yīng)力進(jìn) 行監(jiān)控，振動(dòng)通過(guò)振動(dòng)傳感器監(jiān)測(cè)，葉片應(yīng)力通過(guò)中心軸將應(yīng)變線引出，經(jīng)過(guò)滑環(huán)引電器將 信號(hào)接到動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上；最大應(yīng)力值小于葉盤材料的σ-1，整體葉盤葉片粘貼應(yīng)變片一般 為2~6片，采用對(duì)稱的方式粘貼，粘貼完成后整體葉盤進(jìn)行動(dòng)平衡。
[0039] 7)試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)轉(zhuǎn)速應(yīng)逐步提高；超轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下停留時(shí)間為2分鐘或5分鐘。
[0040] 8)試驗(yàn)卸載后，關(guān)閉試驗(yàn)器，分解試驗(yàn)整體葉盤，殘余變形測(cè)量和無(wú)損檢查及測(cè)量 尺寸，根據(jù)檢查結(jié)果，給出試驗(yàn)結(jié)論，試驗(yàn)結(jié)束。
[0041] 實(shí)施