[发明专利]一种高温振动模拟设备

说明书

一种高温振动模拟设备，包括：高温加载炉、试样夹具、振动加载装置；高温加载炉包括相对设置的第一炉体和第二炉体，第一炉体与第二炉体设置为能够相互闭合或分离，第一炉体与第二炉体闭合形成密闭空间；试样夹具设置在密闭空间内；振动加载装置与试样夹具连接，用于带动试样夹具上的试样振动。通过高温加载炉的第一炉体和第二炉体的闭合或分离实现高温加载炉内温度的快速升温和降温，振动加载器传递高频率振动工况给试样，以实现不同参数的高温高频率振动服役环境，以便研究试样的高温振动失效机理，其中，试样包括涡轮叶片/试片以及带热障涂层的涡轮叶片/试片，为涡轮叶片及热障涂层的工艺优化与自主设计提供技术支持，提高涡轮叶片/试片和热障涂层的可靠性。

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，具体涉及一种高温振动模拟设备。

背景技术

随着航空发动机不断的发展和进步，涡轮叶片前缘进口温度不断提高，涡轮叶片部件在高温氧化、热疲劳、冲蚀、腐蚀、高离心力和高频振动等服役环境下失效制约着航空发动机的发展，故研究涡轮叶片部件在服役环境下的失效机理，是改进工艺、优化设计的核心与关键。

目前国内外针对研究涡轮叶片部件的服役工况开展了大量的装置研究，一方面是模拟高温氧化、热疲劳等工况的装置，包括高温炉、自动热循环炉等；另一方面是模拟冲蚀和腐蚀工况的装置，如德国国家能源研究中心研制的冲蚀装置可以模拟高温冲蚀、热冲击、温度梯度等服役环境，湘潭大学研制的服役环境模拟与测试装置，可以实现高温、冲蚀、CMAS腐蚀服役环境的一体化模拟。还有一些模拟高速旋转工况的装置，如北京航空航天大学采用材料试验机与电加热的方式，模拟涡轮叶片部件高速旋转的离心拉应力与高温载荷的共同作用。然而，目前关于涡轮叶片部件振动失效的模拟仅能实现低温低频率振动环境模拟，因此，研制涡轮叶片热障涂层高温下高频振动的服役环境模拟装置来弥补涡轮叶片部件在高温振动失效研究的不足，为涡轮叶片部件的工艺优化与自主设计提供技术支持，提高涡轮叶片及热障涂层的可靠性。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种高温振动模拟设备，包括：高温加载炉、试样夹具、振动加载装置；所述高温加载炉包括相对设置的第一炉体和第二炉体，所述第一炉体与所述第二炉体设置为能够相互闭合或分离，所述第一炉体与所述第二炉体闭合形成密闭空间，用于给试样提供高温环境；所述试样夹具设置在密闭空间内，用于固定和控制试样的振动模式；所述振动加载装置与所述试样夹具连接，用于带动所述试样夹具上的所述试样振动。

进一步地，所述第一炉体设置为能够朝靠近或远离所述第二炉体的方向移动；和/或所述第二炉体设置为能够朝靠近或远离所述第一炉体的方向移动。

进一步地，所述高温振动模拟设备还包括移动装置，其与所述第一炉体和/或所述第二炉体连接，用于带动所述第一炉体和/或所述第二炉体移动，使得所述第一炉体与所述第二炉体相互闭合或分离。

进一步地，所述移动装置包括：滑轨和滑块；所述滑轨固定在预设位置；所述滑块与所述第一炉体和/或所述第二炉体连接；所述滑块沿所述滑轨滑动，使得所述第一炉体和/或所述第二炉体移动。

进一步地，所述移动装置还包括至少一个限位块；所述限位块设置于所述滑轨的端部，以限制所述第一炉体和/或所述第二炉体的移动距离。

进一步地，所述第一炉体在与所述第二炉体的连接处设置有凹槽；所述第二炉体在与所述第一炉体的连接处设置有与所述凹槽尺寸相匹配的凸起；所述凹槽与所述凸起配合，使得所述第一炉体与所述第二炉体闭合形成密闭空间，以防止炉体内热量散失。

进一步地，所述高温加载炉内设置有加热管，所述加热管设置所述在第一炉体和/或所述第二炉体的内壁上。

进一步地，所述高温加载炉上设置有检测窗口，所述检测窗口由耐高温透明材料制成。