[发明专利]一种涡轮叶片振动疲劳试验的夹具及其使用方法

说明书

本发明公开了一种涡轮叶片振动疲劳试验的夹具及其使用方法，包括夹具主体、大螺栓、小螺栓、垫片，大螺栓设于夹具中部用于固定叶片榫头，小螺栓上下为一对设于大螺栓旁边用于上下相夹固定叶片缘板，垫片插设在小螺栓和叶片缘板之间；叶片振动疲劳试验时，在传统固支叶片榫头的基础上设计出一种新型试验夹具，该结构简单、可靠，创造性的提出对叶片缘板部位进行固定，避免了短小结构单晶高压涡轮叶片振动疲劳试验损坏在缘板以下部位的现象。

技术领域

本发明属于航空涡轮叶片试验技术领域，涉及一种涡轮叶片的夹具及夹法，特别涉及一种涡轮叶片振动疲劳试验的夹具及其使用方法。

背景技术

为了避免单晶高压涡轮叶片装机时发生高周疲劳失效，同时考核叶片质量，叶片批生产装机之前需要通过振动疲劳试验考核。传统的叶片夹具仅夹持榫头部位进行振动试验，这种夹持方式对于叶身细长型普通材料叶片夹持效果良好，能达到考核叶身目的。

随着航空发动机计算逐步发展，对于中小推力涡扇发动机高压涡轮叶片采用单晶制备，材料属性各项异性，且叶片叶身结构短小，传统的夹持榫头方式进行振动疲劳试验，叶片裂纹产生区域往往在夹持部位与缘板之间，不能达到考核叶身疲劳极限的目的。

发明内容

发明目的：为了解决上述问题，本发明提供了一种用于单晶高压涡轮叶片振动疲劳试验的夹具及其使用方法，能够解决短小结构单晶高压涡轮叶片振动疲劳试验过程中裂纹产生在缘板以下部位的问题。

技术方案：本发明的一种涡轮叶片振动疲劳试验的夹具，包括夹具主体、大螺栓、小螺栓、垫片，大螺栓设于夹具中部用于固定叶片榫头，小螺栓上下为一对设于大螺栓旁边用于上下相夹固定叶片缘板，垫片插设在小螺栓和叶片缘板之间。

进一步的，夹具主体在固定叶片缘板的部位设有空腔。该空腔用于容纳小螺栓及垫片，并且便于小螺栓的安装。

进一步的，小螺栓为2对。1对小螺栓的固定效果不佳，但一般缘板面积有限，2对小螺栓足够固定缘板并能达到较好的固定作用。

进一步的，垫片与叶片缘板的接触面粗糙度相同。

本发明的一种涡轮叶片振动疲劳试验的夹具使用方法，使用本发明的夹具前，对叶片榫头和叶片缘板的表面做平整处理，对叶片榫头的平整处理具体是对叶片榫头榫齿部位做削平处理。

进一步的，使用上述夹具前，对叶片缘板做表面强化，如喷丸处理。

进一步的，将叶片安装在本发明的夹具上时，大螺栓拧紧力大于小螺栓的拧紧力。

有益技术效果：叶片振动疲劳试验时，在传统固支叶片榫头的基础上设计出一种新型试验夹具，该结构简单、可靠，创造性的提出对叶片缘板部位进行固定，避免了短小结构单晶高压涡轮叶片振动疲劳试验损坏在缘板以下部位的现象。

附图说明

图1是本发明的夹具结构俯视图；

图2是本发明的夹具结构剖视图；

其中，1—夹具主体，2—大螺栓，3—小螺栓，4—空腔。

具体实施方式

本部分作为本发明的实施例，用于帮助理解本发明的目的和构思。

一种涡轮叶片振动疲劳试验的夹具，包括夹具主体1、标准大螺栓2一枚、标准小螺栓3四枚及垫片两块；试验用单晶高压涡轮叶片榫头部位加工为平面，缘板部位打磨为平整平面，并将表面做强化处理；单晶高压涡轮叶片榫头插入夹具主体，大螺栓拧紧固定叶片平整榫头，小螺栓压住垫片以抵紧叶片缘板，夹具固定至振动试验台，进行振动疲劳试验。

还具体的是，对试验用单晶高压涡轮叶片榫头部位加工为平面，缘板部位打磨为平整平面，并将表面做强化处理；参见图1和图2，将单晶高压涡轮叶片榫头插入夹具主体，大螺栓拧紧固定叶片平整榫头，小螺栓压住垫片以抵紧叶片缘板；夹具固定至振动试验台，进行振动疲劳试验。试验时夹具大螺栓拧紧，作为叶身振动疲劳试验主要固支方式，小螺栓施加适当扭矩，保证垫片与缘板充分接触、抵紧，作为次要固支方式。此种夹具夹持方式不会对试验过程中叶片叶身各阶振动应力分布趋势产生影响，能达到测定叶身部位疲劳强度极限σ-1的目的。