[发明专利]微动腐蚀磨损-微幅碰撞磨损试验机

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种试验机，具体地说是一种主要用于涡轮叶片等微动腐蚀磨损和微幅碰撞磨损试验研究的磨损试验机。

(二)背景技术

现代燃气轮机(航空、船舶、工业)和蒸汽轮机(工业、船用)等动力机械装置中大量采用带冠涡轮叶片、带各种中间阻尼台的叶片(涡轮风扇发动机的风扇叶片、后风扇叶片、船舶燃气轮机倒车涡轮叶片等)和各种形式的叶片振动阻尼装置，以改变叶片的振动特性，提高其工作可靠性，或提高其气动性能。

由于叶片的叶型沿叶展是扭转、变化的，当工作时在离心力、气动力及温度场的作用下，叶片会发生弹性扭转。当叶片的叶冠、阻尼台在安装状态或工作状态下其阻尼面处于接触挤压的状态时，由于叶片振动则阻尼面就处于微动磨损状态。当叶冠、阻尼台在工作状态下，其叶冠、阻尼台工作面间仍有间隙时则就处于碰撞磨损状态。无论是微动磨损或碰撞磨损，在长期工作条件下，都会使工作面间的“紧度”变小，间隙变大，从而影响叶片的工作可靠性。为此，需要一种能反映上述工作特征的微动腐蚀磨损—微幅碰撞磨损试验机来进行研究。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种表征航空、船舶、工业燃气轮机，蒸汽轮机等动力机械装置中的“带冠涡轮叶片”、“带各种中间阻尼台的叶片”和“叶片振动阻尼装置”等的微动腐蚀磨损、微幅碰撞磨损工作特性的试验机。并能适用于类似机械的微动腐蚀磨损—微幅碰撞磨损试验机。

本发明的目的是这样实现的：试验机由主机和系统两个部分组成：

主机的组成包括装置底座、驱动变频电机、偏心轮机构、杠杆式摆臂机构、电加热炉、试验件夹具、加载装置、可控刚度弹性碰撞装置、龙门架。

系统包括测控系统和冷却系统。测控系统的组成包括电机变频控制(摆动频率调节)、加载系统测控、加热炉温度测控、电机扭矩测量、微机系统(包括数据采集、显示和系统控制)。冷却系统采用气冷、水冷。

驱动变频电机通过轴端安装的偏心轮拨动杠杆式摆臂机构，使处于加热炉内的试验段在加载装置产生的垂向力作用下作往复运动。在规定的挤压应力、温度、频率和位移幅度下，上下试件作相对往复运动，从而模拟了叶片微动腐蚀磨损的工作条件。

不加载，并启用试验段左右侧的试验件夹具和加热炉两侧可控刚度弹性碰撞装置的试验件夹具，即可模拟微幅碰撞磨损的工作条件。

本发明包括这样一些结构特征：

1.杠杆式摆臂机构以带滚动轴承的轴销作为旋转中心，并通过前后两个带滚珠的托架安装在装置底座上。上述各处均有润滑脂润滑。

2.驱动变频电机轴端安装的偏心轮，易于更换不同偏心量的偏心轮，以实现所需的试验段的位移量；

3.所述的杠杆式摆臂机构轴销的拨叉中设有润滑脂储腔，在拨叉与电机驱动的偏心轮接触面上有润滑脂溢出孔；

4.加载机构可以是砝码加载、杠杆-砝码加载、伺服电机加载、液压加载等；

5.可控刚度弹性碰撞装置的弹簧力及刚度可以用压缩弹簧或更换弹簧来实现；

6.电加热炉是一个带铰链和快装扣的可分式结构。电加热炉顶部有孔通加载杆，底部有孔通试验段，前后两侧有孔用于插入可控刚度弹性碰撞装置。所有开孔处均有柔性隔热密封套；

7.试验件采用易于换装的装夹结构；

8.在杠杆式摆臂机构轴销中心销处有冷却介质(气或水)在附近流过；

9.在可控刚度弹性碰撞装置的弹簧段有冷却空气冷却；

10.在高温段工作的零件，均是用高温合金制成的。

11.试验数据自动采集、显示，试验装置自动控制。

本发明的装置可以实现以下功能：

1.在常温或高温下进行不同频率的微动或碰撞磨损试验；

2.在常温或高温下进行不同载荷的微动或碰撞磨损试验；

3.在常温或高温下进行不同刚度的碰撞磨损试验

4.在常温或高温下进行不同周次的微动或碰撞磨损试验；

5.在常温或高温下进行不同位移的微动磨损试验；

6.在常温或高温下进行不同间隙的碰撞磨损试验；

7.在常温或高温下进行各种材料的微动或碰撞磨损试验；

本发明装置主要适用于：

1.燃气轮机(航空、船舶、工业)和蒸汽轮机(工业、船用)带冠涡轮叶片、涡轮风扇发动机的风扇叶片、后风扇叶片、船舶燃气轮机倒车涡轮叶片，各种形式的叶片振动阻尼装置的微动磨损和微幅碰撞磨损试验研究；

2.微动磨损和碰撞磨损面的修复工艺研究(材料、涂层工艺)；

3.类似机械的微动磨损和微幅碰撞磨损试验。

本发明的优点主要体现在：