[实用新型]一种高速旋转刮削试验机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高速旋转刮削试验机，尤其涉及一种气体压缩机机械封严材料高低温高速旋转的刮削试验机。

背景技术

封严材料，尤其是橡胶封严材料在风扇叶尖密封结构中的应用可以有效控制高速旋转风扇叶片的叶尖间隙，在风扇及压气机等冷端转子结构中的应用可以有效的控制静叶与转轴之间的密封间隙，减少气动部件的气路损失，提高机械效率，其典型应用是大涵道比涡扇发动机、高速离心压缩机等。橡胶封严材料在高速气流冲刷的恶劣环境中工作，要求具有很高的综合性能，包括低温和高温结构强度、稳定性、可刮削性等。橡胶封严材料的典型性能是可刮削性，即橡胶封严与高速转动部件发生相互刮擦作用时，理想的橡胶封严材料会优先被刮擦，并承受全部的刮削损失，转动部件（叶片或篦齿）不发生损伤或者只产生可容忍的损伤。橡胶封严材料还可应用在高速离心压缩机中，通过首次开机过程中离心叶轮叶尖与封严材料的刮削，在理论上可形成工况条件下的零间隙气路密封，从而可以将离心压缩机的压气效率提高2～5%。这种刮削过程是故意为之的，通过对封严材料的刮削形成零间隙密封，而且在刮削过程中必需避免叶片叶尖损伤，刮削的残留物也不能对转子部件形成危害。

目前大涵道比涡扇发动机风扇叶尖速度接近500m/s，高速离心压缩机的叶尖速度也超过350m/s，而且此类设备的工作介质的温度范围在-60～200℃之间。因此，橡胶封严结构动静配副材料之间的刮削现象可以归纳为极高线速度、间隙刮削、低温环境或高温环境等极端工况下的金属材料与非金属材料之间的摩擦学问题，但是目前科学界对其发生机理尚未形成系统的理论，对其可刮削性能的研究依然主要依靠试验技术。

传统的车削法、冲击刮削法、单摆冲击划痕法、销-盘摩擦磨损等多种早期的试验方法及相关试验设备，明显存在技术水平比较低的不足，与实际工况的高速刮削还有很大距离。台架试验法是最接近实际工况的考核，虽然能够模拟实际工况，但是试验成本昂贵、周期较长。可刮削试验机因为测试成本较低，与实际工况最为接近，而在橡胶封严材料可刮削性能评价领域应用最广。国外如英国RR公司、美国GEAE公司、美国P&W公司、德国MTU公司等发动机生产商都研制了可刮削试验机进行风扇或压气机橡胶封严材料可刮削性能的研究。国内中国科学院金属研究所在公开号为CN201569618U和CN102116722A中公开了一种高速高温多功能摩擦磨损试验机，但其尺寸和功率较小，试验功能不齐全，允许的磨耗速度较低。

有研究表明，当刮削线速度超过100m/s时，材料刮削机理会发生很大的转变。国内现有技术的刮削试验机与试验方法并不能良好地符合真实装置中的橡胶与复合材料封严在高温与低温环境下的极高线速度的刮削特性。因此，实际零部件中产生的刮削和试验得到的结果之间的一致性很差。为获得与实际工况一致的刮削特性，必须研制具备低温和高温环境极高线速度的旋转刮削试验机。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高速旋转刮削试验机，其模拟大涵道比涡扇发动机风扇、高速轴流风机、离速离心压缩机等气体压缩机械在真实工况下的封严材料刮削条件，使试验情况与真实工况的损耗结果一致性极好，克服了车削法等传统试验方法与实际工况差距较大和台架试验成本极高的缺陷。

一种高速旋转刮削试验机，包括动力驱动系统、转子动力系统、微进给系统以及自动控制系统；

所述动力驱动系统包括驱动电机和由驱动电机驱动的传动装置；

所述转子动力系统包括通过所述传动装置带动的主轴，和与所述主轴连接的轮盘，轮盘的边缘部位安装有至少一个模拟叶片；

所述微进给系统包括试样固定件以及带动试样固定件相对轮盘径向移动的驱动机构，试样固定件上设置有用于加热待测试试样的加热设备或用于冷却待测试试样的冷却设备；

所述轮盘和所述微进给系统位于抽真空密封的试验腔内；

所述自动控制系统控制所述动力驱动系统、所述转子动力系统及所述微进给系统的操作。