[发明专利]一种极大变形轮盘超转试验工装与测试方法

权利要求书

1.一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，包括超速芯轴(1)、下定位盖板、径向定位盘和紧固配件；所述的下定位盖板固定在超速芯轴(1)的下段，试验轮盘的定位孔通过下定位盖板定位，试验轮盘的内孔通过径向定位盘定位；所述的紧固配件用于配合实现试验轮盘的轴向定位；

所述的径向定位盘由带内孔的圆盘连接件和下垂式花爪构成，所述的下垂式花爪包括定位盘花爪臂(18)和定位盘花爪头(17)，所述的定位盘花爪臂(18)的一端与圆盘连接件垂直连接，另一端与定位盘花爪头(17)连接，且定位盘花爪臂(18)与圆盘连接件的连接处设有倒圆；

所述的定位盘花爪头(17)的径向厚度大于定位盘花爪臂(18)的径向厚度，定位盘花爪头(17)的内侧壁与定位盘花爪臂(18)的内侧壁平齐，定位盘花爪头(17)的外侧壁为圆弧面，用于与试验轮盘的内孔过盈配合，且定位盘花爪头(17)的外侧壁的下端设有朝内倾斜的花爪安装斜面(20)。

2.根据权利要求1所述的一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，所述的下垂式花爪沿圆盘连接件周向均布，数量不少于8个。

3.根据权利要求1所述的一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，所述的花爪安装斜面(20)的倾斜坡比为1：(3-10)。

4.根据权利要求1所述的一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，所述的定位盘花爪头(17)的外侧壁与试验轮盘的内孔为基孔制大过盈配合，过盈量与试验轮盘内径的关系为：

式中，δ₂为花爪装配过盈量，S_y为试验轮盘材料的屈服强度，E为试验轮盘材料的弹性模量，ε_p为试验轮盘的目标残余应变，D_in为试验轮盘内径。

5.根据权利要求1所述的一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，所述的下定位盖板的外边缘设有用于定位试验轮盘定位孔的下定位盖板止口，所述的下定位盖板止口与试验轮盘中与止口配合的定位孔为基孔制小过盈配合，过盈量与试验轮盘定位孔内径的关系为：

δ₁＝ε_p·d_in·(0.5～0.95)

式中，δ₁为下定位盖板装配过盈量，ε_p为试验轮盘的目标残余应变，d_in为试验轮盘中与下定位盖板止口配合的定位孔内径，当定位孔为试验轮盘内径D_in时，d_in＝D_in。

6.根据权利要求1所述的一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，所述的试验轮盘在紧固配件的轴向定位作用下具有一定的轴向弹性变形范围，所述的轴向弹性变形范围与试验轮盘内径的关系为：

式中，e为轴向弹性变形范围，S_y为试验轮盘材料的屈服强度，E为试验轮盘材料的弹性模量，ε_p为试验轮盘的目标残余应变，D_out为试验轮盘外径。

7.根据权利要求6所述的一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，所述的紧固配件采用轴向锁紧螺母、定距套、弹簧垫片、上压紧盖板中的一种或多种组合。

8.根据权利要求1所述的一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，所述的超速芯轴(1)为上、中、下三段式结构，上段为端面带止口的连接段，用于连接主轴；中段为安装配合段，用于安装径向定位盘；下段设有法兰边，用于安装下定位盖板；所述的上段和下段留有动平衡支撑面；

所述的超速芯轴直径和试验轮盘外径应满足如下关系：

式中，D₁为超速芯轴直径，D_out为试验轮盘外径。

9.根据权利要求8所述的一种极大变形轮盘超转试验工装，其特征在于，所述的安装配合段上方设有用于安装轴向锁紧螺母的螺纹段。

10.一种权利要求1所述的极大变形轮盘超转试验工装的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将下定位盖板固定到超速芯轴的下段；

S2，将试验轮盘加热至100～200℃，使试验轮盘发生热变形胀大内径，然后将试验轮盘装配到下定位盖板上，使得试验轮盘的定位孔与下定位盖板止口过盈配合；

S3，将径向定位盘和紧固配件相配合安装到超速芯轴上，所述的径向定位盘安装时需匀力下压，保证下垂式花爪的定位盘花爪头(17)伸入到试验轮盘内孔的深度一致，并与内孔壁紧密贴合；

S4，试验轮盘跳动度检测：将装配为一体的试验轮盘和工装安装支撑在低速动平衡机两个支座上，然后进行圆跳动测试，保证超速芯轴径向圆跳动不超过2丝，试验轮盘径向外圆跳动不超过20丝，下定位盖板的端面轴向跳动不超过10丝；

如果不满足跳动度检测要求，则将试验轮盘加热后拆卸再重新安装与检测；

如果跳动度满足要求，则对试验轮盘进行动平衡调整：开启动平衡机，进行试验轮盘的低速动平衡，在工装上进行动平衡去重或加重；

S5，将超速芯轴轴头挂载至试验机主轴下端，保证超速芯轴径向圆跳动不超过5丝，试验轮盘的径向圆跳动不超过50丝，下定位盖板的端面轴向跳动不超过30丝；

S6，启动试验机主轴，由超速芯轴安装的下定位盖板通过摩擦力带动试验轮盘高速转动，径向定位盘的下垂式花爪在高速旋转过程中径向摆动，适应试验轮盘超转过程中的极大变形，实现试验轮盘的径向定位；通过具有一定轴向弹性变形范围的紧固配件实现试验轮盘的轴向定位。