[发明专利]一种用于燕尾形榫头涡轮叶片振动疲劳试验的一体式夹具及试验方法

说明书

本发明公开了一种用于燕尾形榫头涡轮叶片振动疲劳试验的一体式夹具及试验方法，包括一体式夹具本体燕尾形榫头涡轮叶片，所述一体式夹具本体燕尾形榫头涡轮叶片一端设置有榫槽夹口燕尾形榫头涡轮叶片，所述榫槽夹口燕尾形榫头涡轮叶片外侧面开设有与燕尾形榫头形状相同并可容置燕尾形榫头的榫槽，所述一体式夹具本体燕尾形榫头涡轮叶片顶部设置有调节紧固螺栓燕尾形榫头涡轮叶片，避免了叶片从榫头喉部R处断裂，可以顺利完成试验，达成试验的目标，减少试验件的数量，降低试验成本。

技术领域

本发明属于航空发动机叶片试验技术领域，涉及一种发动机燕尾形榫头涡轮叶片振动疲劳试验夹具及试验方法。

背景技术

发动机涡轮叶片所处的工作温度最高，应力最复杂、是发动机上环境最为恶劣的部位，其叶片数量较多，形状复杂，加工难度大，成品率较低，多采用高温合金制造，叶片成本高，是发动机的核心零件之一。涡轮叶片疲劳性能的好坏，直接影响发动机的寿命和可靠性工作。发动机的涡轮叶片上枞树形榫头应用最为广泛，燕尾形榫头涡轮叶片(参见图1)比较少见。为了评估燕尾形榫头涡轮叶片的疲劳储备，验证其加工工艺的合理性，预测和验证燕尾形榫头涡轮叶片的使用寿命需开展了涡轮叶片疲劳试验项目。由于国内是首次进行燕尾形榫头涡轮叶片的疲劳强度试验，缺少参考资料，通过检索，也未发现国外有关文献。

参照以往压气机叶片的燕尾形榫头疲劳试验夹具设计了钳口式夹具和后顶式夹具，但由于涡轮叶片叶身厚度要远大于压气机叶片，造成涡轮叶片榫头尺寸与考核部位叶身相比相对较小(榫头长18mm，厚度6.7mm)。在应用压气机叶片常用的两种夹具进行试验时，致使叶片榫头喉部出现应力集中，叶片从榫头喉部R处断裂，未能考核到叶身，致使试验失败。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于燕尾形榫头涡轮叶片疲劳试验的一体式振动夹具及试验方法，本发明设计合理，结构简单，解决了在试验过程中叶片从榫头喉部R处断裂的技术问题，通过本试验装置可以顺利完成试验，达成试验的目标，减少试验件的数量，提高生产效率，降低试验成本。

为达到上述目的，本发明所述一种用于燕尾形榫头涡轮叶片疲劳试验的一体式振动夹具包括一体式夹具本体，所述一体式夹具本体一端设置有榫槽夹口，所述榫槽夹口开设有用于夹持燕尾形榫头的榫槽，所述一体式夹具本体顶部设置有调节紧固螺栓。

所述一体式夹具本体榫槽上下采取薄壁拱桥弹性夹形式连接。

所述榫槽夹口与燕尾形榫头涡轮叶片的喉部R处间隙配合。

所述调节紧固螺栓贯穿一体式夹具本体，并通过螺纹调节榫槽的大小。

还包括连接法兰，所述连接法兰和一体式夹具本体一体成型。

所述一体成型的一体式夹具本体通过和连接法兰通过连接螺栓直接与振动台台面连接。

一种燕尾形榫头涡轮叶片振动疲劳试验的方法，其特征在于，该方法采用上述燕尾形榫头涡轮叶片振动疲劳试验一体式夹具，该方法包括以下步骤：

1)将一体式振动疲劳试验夹具置于振动台上，用夹具与连接螺栓将一体式夹具本体和连接法兰与振动台紧固连接；

2)按照试验要求，随机抽取燕尾形榫头涡轮叶片进行试验；

3)在燕尾形榫头涡轮叶片的叶身上粘贴应变片，进行应力分布和叶尖振幅测量，粘贴应变片的位置应根据叶片应力分布特点确定；

4)将粘贴好应变片的燕尾形榫头涡轮叶片装入一体式夹具本体中；

5)逐步调节紧固螺栓，以测试出燕尾形榫头涡轮叶片的最小夹紧力矩，用测得的最小夹紧力矩固持燕尾形榫头涡轮叶片；

6)将燕尾形榫头涡轮叶片上每片应变片的引线与用于测叶片应变的动静态多通道应变仪的相应通道连接；再将动静态多通道应变仪和激光位移传感器与试验控制台(11)连接；