[发明专利]一种高温环境下磨损试验器

说明书

本发明公开了一种高温环境下磨损试验器，包括电炉和振动试验装置，电炉为分半结构，组合包围在振动试验装置外部，振动试验装置包括振动台、支架和试验件夹具；通过本试验器，能够较为真实的模拟发动机涡轮叶片高温工作环境；能够模拟涡轮叶冠耐磨镶块碰撞、压紧磨损、线接触磨损和旋转刮磨四种工况下镶块的材料、表面粗糙度和压紧力与磨损量之间的关系，找到影响摩擦磨损最大的因素，并为设计、改进航空发动机涡轮叶冠机构提供试验数据支撑，并能模拟发动机涡轮叶片四种不同振动状态，及对应的磨损模式，试验最高温度可达1000℃。

技术领域

本发明属于航空发动机技术领域，特别涉及一种高温环境下磨损试验器。

背景技术

航空发动机涡轮叶片叶冠设计有耐磨镶块，起减振作用。初次安装涡轮叶片时，相邻耐磨镶块为压紧状态。但随着磨损量增加，相邻镶块间压紧力减小，使得减振效果逐渐下降，进而丧失减振能力。失去减振作用的涡轮叶片将在振动应力较大位置发生断裂，对飞机安全造成重大威胁。因涡轮叶片工作在1000℃以上的高温燃气中，目前尚无有效试验方法进行逼近模拟。

发明内容

发明目的：为解决上述问题，本发明设计了一种高温环境下磨损试验器，该试验器可以作为一种高温环境下模拟发动机涡轮叶冠减振镶块微动磨损试验装置。

技术方案：本发明的一种高温环境下磨损试验器，包括电炉和振动试验装置，电炉为分半结构，组合包围在振动试验装置外部，振动试验装置包括振动台、支架和试验件夹具。

进一步的，支架安装在振动台上，支架包括左右支承、上安装底板、镶块支架和第一镶块，左右支承上固定设置上安装底板，镶块支架固定安装在上安装底板上，第一镶块与镶块支架连接。其中，上述左右支承通过螺栓安装在振动台上，左右支承、上安装底板、镶块支架通过螺栓连接安装。另外，第一镶块与镶块支架通过钎焊固定连接。

进一步的，试验件夹具安装在振动台的振动端上，试验件夹具包括夹具底座、试验件安装架、试验件压紧块、试验件和第二镶块，其中夹具底座安装在振动台的振动端上，试验件安装架设在夹具底座上部，试验件压紧块通过螺栓固定试验件并设在试验件安装架上，试验件与第二镶块连接。

进一步的，夹具底座包括前后堵板和燕尾槽，试验件安装架还包括调节螺母和锁紧螺母，燕尾槽由前后堵板固定，试验件安装架安装在燕尾槽上，并通过调节螺母和锁紧螺母在燕尾槽移动和固定。

进一步的，第一镶块和第二镶块的摩擦面接触。当试验件12长度为90-100mm，宽度13-15mm，厚度2-4mm时，本发明的两镶块接触最为充分，效果最佳。

进一步的，电炉上方对应第一镶块和第二镶块的位置设有垂直观察窗，该观察窗为石英玻璃。

有益技术效果：本发明能够较为真实的模拟发动机涡轮叶片高温工作环境；能够模拟涡轮叶冠耐磨镶块碰撞、压紧磨损、线接触磨损和旋转刮磨四种工况下镶块的材料、表面粗糙度和压紧力与磨损量之间的关系，找到影响摩擦磨损最大的因素，并为设计、改进航空发动机涡轮叶冠机构提供试验数据支撑。与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

（1）采用悬臂梁振动原理模拟发动机涡轮叶片四种不同振动状态，及对应的磨损模式；

（2）采用电炉加热，模拟发动机涡轮叶冠高温工作环境。试验最高温度可达1000℃；

（3）试验件为简单矩形截面悬臂梁，便于有限元仿真计算。可进行试验、有限元仿真和解析解相互验证分析。

附图说明

图1是本发明的外观示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明的振动试验装置结构示意图；

图4是本发明的振动试验装置结构分解图；

图5是本发明的试验件夹具结构示意图；