[发明专利]一种极大变形轮盘超转试验工装与测试方法

说明书

本发明公开了一种极大变形轮盘超转试验工装与测试方法，属于轮盘高速旋转试验相关技术领域。包括超速芯轴、下定位盖板、径向定位盘和紧固配件；下定位盖板固定在超速芯轴的下段，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；紧固配件用于配合实现试验轮盘的轴向定位；径向定位盘由带内孔的圆盘连接件和下垂式花爪构成，下垂式花爪包括定位盘花爪臂和定位盘花爪头，定位盘花爪头的径向厚度大于定位盘花爪臂的径向厚度，定位盘花爪头的外侧壁为圆弧面。本发明克服了传统轮盘超转试验工装高速旋转试验中发生大变形时，轮盘整体变形不均匀、驱动主轴振动大、需要重复动平衡以及爆裂转速测试不准确的问题。

技术领域

本发明属于轮盘高速旋转试验相关技术领域，具体涉及一种可适应轮盘极大变形而自适应胀紧的超转试验工装及其测试方法，适用于极大变形轮盘的高速超转和破裂试验。

背景技术

轮盘是航空发动机、燃气轮机等旋转设备的关键件部件，其失效往往产生非包容事故进而导致极其严重的后果，因此，在设计过程中需要确定轮盘的上限安全转速和破裂转速，必须开展轮盘超转和破裂试验。

超转及破裂试验需要在专门的下立式高速旋转试验台上进行，随着航空材料工业的不断发展，目前轮盘用高温合金的韧性不断提高，较高的断裂延伸率导致轮盘在高速超转和破裂之前往往能发生很大的变形。试验发现，目前大型发动机轮盘超转破裂时内孔最大径向变形可达4～6mm。为了保证超转破裂试验的成功，连接高速旋转试验台主轴和试验件的转接工装就必须适应轮盘的这种极大变形，且尽量避免产生新的不平衡量，导致振动过大停机。

目前的转接工装往往采用螺栓连接到试验件上，通过螺栓传递扭矩，螺栓连接工装主要存在以下缺点：

1)会影响待试验轮盘的真实应力状态，这是由于超转破裂试验过程中，连接工装与试验件难以做到变形协调，从而引入了额外的径向应力，考虑到螺栓孔部位的应力集中效应以及大变形情况，这种影响更为显著，影响了试验测试数据的准确性；

2)高速旋转状态下，如果轮盘发生大变形，由于试验工装与试验轮盘为硬连接，两者的变形不协调会引入的额外径向应力，进而导致轮盘和试验工装发生屈曲变形，造成不平衡量增大、振动突增，从而导致试验失败；

3)使用螺栓连接工装时，需要专门在试验轮盘上增加一部分安装边用于加工出螺纹孔或通孔，特别是对于航空发动机以及燃气轮机上的高温合金材料轮盘，其材料成本高，加工难度大，这就大大增加了轮盘超转试验的成本和试验周期。

目前用于轮盘大变形高速超转和破裂试验用的工装均存在一定的缺点，不能完全满足准确、方便、快速、低成本的技术要求，特别是对于大直径轮盘，现有的螺栓连接试验工装难以消除螺栓孔在超转过程中对轮盘应力分布干扰的问题，不利于轮盘的准确设计和安全使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种极大变形轮盘超转试验工装及其测试方法，以解决传统轮盘超转试验工装高速旋转试验中发生大变形时，轮盘整体变形不均匀、驱动主轴振动大、需要重复动平衡以及爆裂转速测试不准确的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种极大变形轮盘超转试验工装，可实现无螺栓连接和轮盘变形自适应功能，包括超速芯轴、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和定位盘花爪头，所述的定位盘花爪臂的一端与圆盘连接件垂直连接，另一端与定位盘花爪头连接，且定位盘花爪臂与圆盘连接件的连接处设有倒圆；