[发明专利]一种发动机主轴疲劳试验载荷确定方法

说明书

本发明提供的一种针对发动机轴类零件疲劳试验载荷的确定方法。通过将旋转弯矩载荷等效转换为振动扭矩载荷，解决轴类疲劳试验中旋转弯矩载荷不能在普通疲劳试验机上加载的问题，使得可以使用普通疲劳试验机开展小尺寸的轴类零件疲劳试验，不需要再针对被试轴尺寸进行专门的轴类疲劳试验器设计、重新建设或大量改造，从而降低轴类疲劳试验的成本，也降低了试验载荷加载难度，提高了载荷加载精度。

技术领域

本发明属于发动机领域，涉及一种发动机主轴疲劳试验载荷确定方法。

背景技术

航空发动机轴类零件，是转子上起支持作用的零件，也是转子上传递扭矩(功率)的零件。发动机主轴是非常重要的承力件，在工作中承受包括主扭矩、轴向力和轴对称载荷的低循环疲劳载荷和包括陀螺力矩、振动扭矩、不平衡力等的高循环疲劳载荷同时作用。在发动机设计中，需要通过轴类疲劳试验对其寿命进行考核。

工程上，主轴疲劳试验载荷的确定一般直接由标准循环载荷乘以散度系数作为试验载荷谱，即直接由轴向力、扭矩、振动扭矩和旋转弯矩等的标准循环载荷分别乘以对应的散度系数，得到轴向力、扭矩、振动扭矩和旋转弯矩等的标准循环载荷试验载荷谱。

由于普通的疲劳试验机一般可同时加载轴向力、扭矩、振动扭矩载荷，不能实现旋转弯矩的加载，通过这种方法确定的试验载荷仅能在专用轴类疲劳试验器上进行试验加载。因此往往需要根据被试轴尺寸进行专门的轴类疲劳试验器设计、建设或大量改造，耗时长，成本高。且试验载荷种类多，加载要求复杂，加载精度和加载频率不高。

发明内容

本发明的目的是：提供一种对发动机轴类零件疲劳试验载荷的确定方法。通过对轴类零件的疲劳试验载荷进行等效转换，使得试验载荷能够模拟零件疲劳载荷，且可以使用常用的材料疲劳试验机加载，解决主轴疲劳试验仅能在专门轴类疲劳试验器上进行的问题。本方法确定的载荷也适用于使用轴类疲劳试验器进行的主轴疲劳试验。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种发动机主轴疲劳试验载荷确定方法，所述方法包括：确定主轴的标准循环载荷；通过等效转换，将所述标准循环载荷转换为等效循环载荷；将所述等效循环载荷乘以对应的散度系数，得到试验载荷谱。

可选的，所述确定主轴的标准循环载荷，具体包括：根据扭矩M_T、振动扭矩ΔM_T、轴向力P、旋转弯矩M_b确定主轴的标准循环载荷。

可选的，所述通过等效转换，将所述标准循环载荷转换为等效循环载荷，具体包括：

按照载荷作用的循环次数要求，将扭矩M_T、轴向力P划分为低循环载荷，将振动扭矩ΔM_T、旋转弯矩M_b划分为高循环载荷；

分别计算主轴在所述低循环载荷和所述高循环载荷作用下的应力，得到主轴在所述低循环载荷峰值作用下的应力幅值σ_m和在所述高循环载荷作用下的应力幅值σ_a；

使用Goodman曲线评估主轴在标准循环载荷下的高循环疲劳寿命储备α；

选取适当的振动扭矩值ΔM_T′，计算主轴在载荷ΔM_T′作用下寿命考核部位的应力，得到应力幅值σ'_a；

使用所述σ'_a和σ_a,max按公式(3)计算出等效循环载荷(M_T、P、ΔM_T′)下的高循环疲劳寿命储备α'；

通过调整振动扭矩ΔM_T′值，使得寿命考核部位的高循环疲劳储备α′与α相当，则可确定出等效后的高循环载荷ΔM_T′。