[发明专利]一种高速刷式封严测试装置、系统

说明书

本发明实施例提供的一种高速刷式封严测试装置，包括用于刮削封严涂层的带有叶片样件的转动圆盘，用于与所述叶片样件接触的封严涂层，用于检测所述封严涂层力学参数的刀架装置，用于提供动力的进给主轴部件，为所述进给主轴部件提供进给速度的二维运动台，用于将测得的力学参数或者对所述参数进行处理后得到的数据进行显示的数显装置；用于放置所述转动圆盘、所述刀架装置、所述进给主轴部件和所述二维运动台的底座。本发明采用高速进给主轴部件模拟航空发动机转子，利用二维运动台控制进给主轴部件运动，使得转动圆盘上的叶片样件在封严涂层上产生摩擦，利用刀架装置检测摩擦产生的力学参数，并根据力学参数及摩擦副的形貌特征，综合评估刷式封严涂层的封严性能。

技术领域

本发明涉及航空发动机试验测试系统技术领域，特别是涉及一种高速刷式封严测试装置、系统。

背景技术

随着航空工业军机、民机的迅猛发展，世界各国均对航空发动机的性能提出了更高的要求，包括更大推力、更加安全、更高的效率、更低的油耗和更长的寿命等。研究发现，涡轮发动机的转动部件与机匣的径向间隙 (即气路密封)大小对涡轮机的工作效率、功率和油耗量大约增加0.5％；反之，每减少0.25mm，涡轮效率就约提高1％，为了减小气路密封间隙，目前普遍的方法是在先进航空发动机气流通道的间隙部分引入封严涂层 (或叫密封涂层)。

由于刷式封严涂层可改善发动机中旋转部件与固定部件之间的密封性能，同时能提高发动机的性能，目前，封严涂层在航空领域得到了非常广泛应用。封严涂层一般应用在转子轴、鼓筒、轴承、转动叶片叶尖、压气机和涡轮之间的气流通道的表面，在保证最小工作间隙的同时有效阻止刮削损伤，减少泄漏。刷式封严涂层的作用是，当涂层(密封涂层)与发动机叶片刮削时，它自身将消耗全部的接合量，从而确保叶片不发生磨损或亲和，在保证叶片不损坏的同时保持较小的气路间隙以提高发动机的性能。对刷式封严涂层的可刮削性评价的试验方法及评价指标的研究，国外始于二十世纪70年代。目前试验方法已经成熟，采用高速刮擦或冲击划痕试验设备，以比能耗、动态硬度，涂层与叶片磨损量的比值为评价指标，并据此绘制封严涂层的磨耗机制图。

目前国内对刷式封严涂层的可磨耗性评价多为定性的，没有专门的测试系统，且研究得不够深入。

发明内容

为了改变目前国内对刷式封严涂层的可磨耗性评价多为定性分析，而没有专门测试系统的现状，本发明实施例提供一种高速刷式封严测试装置、系统。该系统能够测量刮削速度、入侵速率与使用温度，再配合各种类型的传感器如测力传感器、测温传感器，测得实验参数，将测得的实验参数及摩擦副的形貌特征等综合到一起来分析封严涂层的性能。其具体技术方案如下：

第一方面，本发明的实施例提出了一种高速刷式封严测试装置，包括用于刮削封严涂层的带有叶片样件(1)的转动圆盘(2)，用于与所述叶片样件(1)接触的封严涂层(3)，用于检测所述封严涂层(3)力学参数的刀架装置(4)，用于提供动力的进给主轴部件(5)，为所述进给主轴部件(5)提供进给速度的二维运动台(6)，用于将测得的力学参数或者对所述参数进行处理后得到的数据进行显示的数显装置；用于放置所述转动圆盘(2)、所述刀架装置(4)、所述进给主轴部件(5)和所述二维运动台(6)的底座(7)。

进一步地，还包括安装在所述刀架装置(4)上的加热装置(7)，用于检测温度；其中，所述温度包括主轴温度、加热腔温度。

进一步地，在所述底座(7)的上方设置防护内罩(8)，用于避免试验时发生意外情况对设备及人身造成伤害；在所述进给主轴部件(5)前端设置安全保护罩(9)，用于当所述进给主轴部件(5)高速旋转意外脱落时起到阻挡作用。

进一步地，还包括防护外罩，所述防护外罩设置在所述防护内罩 (8)的外层，且在所述防护外罩的上表面设置排气装置(11)，下表面设置进气口(12)，用于促进空气流动。

进一步地，还包括CCD摄像机，用于监控系统的工作状态；设置于所述防护内罩(8)的气体压力传感器、设置于所述进给主轴部件(5)的主轴振动传感器。