本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種復(fù)合材料風(fēng)扇葉片高周疲勞試驗的專用夾具，該專用夾具包括夾具本體和保護(hù)片。其中，夾具本體上設(shè)有一與復(fù)材葉片試驗件的榫頭的形狀相對應(yīng)的限位槽，限位槽的兩個側(cè)面的至少一部分為工作面；保護(hù)片被壓設(shè)于復(fù)材葉片試驗件和工作面之間，保護(hù)片至少覆蓋整個工作面。通過在復(fù)材葉片試驗件和夾具本體上的限位槽的工作面之間設(shè)置保護(hù)片。由于復(fù)材葉片、保護(hù)片以及夾具本體之間的相互作用很好的模擬了復(fù)合材料葉片的真實服役狀態(tài)，從而可獲得最接近整機(jī)狀態(tài)的葉片高周疲勞數(shù)據(jù)，為發(fā)動機(jī)整機(jī)試車、側(cè)風(fēng)試驗以及適航取證提供強(qiáng)有力的試驗數(shù)據(jù)支撐。有力的試驗數(shù)據(jù)支撐。有力的試驗數(shù)據(jù)支撐。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
復(fù)合材料風(fēng)扇葉片高周疲勞試驗的專用夾具
[0001]本專利技術(shù)涉及航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合材料風(fēng)扇葉片高周疲勞試驗的專用夾具。
技術(shù)介紹
[0002]大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)由于其低油耗和低噪聲在民機(jī)及大型軍用運(yùn)輸機(jī)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，隨著涵道比的增加，風(fēng)扇葉片向著大直徑和低壓比方向發(fā)展，這勢必會增加風(fēng)扇葉片的重量，進(jìn)而引起風(fēng)扇段重量的增加。有數(shù)據(jù)表明風(fēng)扇葉片的質(zhì)量每增加1kg，導(dǎo)致風(fēng)扇機(jī)匣和傳動系統(tǒng)各增加1kg，發(fā)動機(jī)安裝結(jié)構(gòu)和機(jī)翼或者機(jī)身各增加0.5kg，進(jìn)而引起發(fā)動機(jī)總重量的大幅增加。由于樹脂基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片具有重量輕、比強(qiáng)度高、抗外物損傷能力強(qiáng)，因此在現(xiàn)代先進(jìn)大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用。先進(jìn)企業(yè)的發(fā)動機(jī)復(fù)材葉片已完成了1億飛行小時，復(fù)材風(fēng)扇葉片也已經(jīng)發(fā)展到第四代，但是國內(nèi)相關(guān)研究尚處于起步階段，很多相關(guān)領(lǐng)域的研究均為空白。
[0003]復(fù)材風(fēng)扇葉片和金屬葉片一樣同樣存在高周疲勞問題，高周疲勞主要由葉片的振動產(chǎn)生，而復(fù)材風(fēng)扇葉片的振動主要由側(cè)風(fēng)引起。與葉片鳥撞取證過程不同，葉片的疲勞取證需提出足夠的證據(jù)，證明葉片服役期的安全性，同時要盡量避免臺架試驗取證，因此材料級、元件級和葉片級的高周疲勞試驗就顯得尤為重要。由于復(fù)材風(fēng)扇葉片與金屬葉片的顯著差異性，比如榫頭位置由復(fù)材本體、過渡層和犧牲層等熱壓而成，復(fù)合材料與金屬接觸位置的剛度匹配性等，傳統(tǒng)的金屬葉片疲勞試驗夾具不適用于復(fù)材葉片，需要專門針對復(fù)合材料風(fēng)扇葉片設(shè)計專用的高周疲勞試驗夾具。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0004]本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的金屬葉片疲勞試驗夾具不適用于復(fù)材葉片的缺陷，提供一種復(fù)合材料風(fēng)扇葉片高周疲勞試驗的專用夾具。
[0005]本專利技術(shù)是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：
[0006]一種復(fù)合材料風(fēng)扇葉片高周疲勞試驗的專用夾具，其特點在于，其包括：
[0007]夾具本體，所述夾具本體上設(shè)有一與復(fù)材葉片試驗件的榫頭的形狀相對應(yīng)的限位槽，所述限位槽的兩個側(cè)面的至少一部分為工作面；
[0008]保護(hù)片，所述保護(hù)片被壓設(shè)于所述復(fù)材葉片試驗件和所述工作面之間，所述保護(hù)片至少覆蓋整個所述工作面。
[0009]在本方案中，通過在復(fù)材葉片試驗件和夾具本體上的限位槽的工作面之間設(shè)置保護(hù)片。由于復(fù)材葉片、保護(hù)片以及夾具本體之間的相互作用很好的模擬了復(fù)合材料葉片的真實服役狀態(tài)，從而可獲得最接近整機(jī)狀態(tài)的葉片高周疲勞數(shù)據(jù)，為發(fā)動機(jī)整機(jī)試車、側(cè)風(fēng)試驗以及適航取證提供強(qiáng)有力的試驗數(shù)據(jù)支撐。
[0010]較佳地，所述保護(hù)片具有彈性，所述保護(hù)片具有朝向所述工作面的回彈力，在所述回彈力的作用下，所述保護(hù)片與所述工作面貼合。
[0011]在本方案中，通過以上結(jié)構(gòu)形式，使得保護(hù)片能與夾具本體的緊密貼合，進(jìn)而模擬符合材料葉片的真實服役狀態(tài)，從而保證復(fù)材葉片高周疲勞數(shù)據(jù)的可靠性。
[0012]較佳地，所述保護(hù)片自所述工作面的底部向上延伸至所述夾具本體的頂面，并沿著所述夾具本體的頂面向遠(yuǎn)離所述限位槽的方向延伸，所述保護(hù)片朝向所述工作面的一側(cè)與所述限位槽的側(cè)面及頂面貼合。
[0013]在本方案中，通過以上結(jié)構(gòu)形式，使得保護(hù)片與工作面的結(jié)合更為牢固，進(jìn)而保證在試驗過程中保護(hù)片始終模擬真實的服役狀態(tài)，以便得到準(zhǔn)確可靠的試驗數(shù)據(jù)。
[0014]較佳地，所述保護(hù)片的材料與風(fēng)扇盤保護(hù)套的材料一致。保護(hù)片在設(shè)計時要參考相應(yīng)的風(fēng)扇盤保護(hù)套，確保工作面的粗糙度及公差與風(fēng)扇盤保護(hù)套的相應(yīng)位置一致，并且材料選擇與風(fēng)扇保護(hù)套的一致，其材料采用高溫合金，其牌號為GH4169。采用這種方式以保證在試驗過程中保護(hù)片始終模擬真實的服役狀態(tài)，以便得到準(zhǔn)確可靠的試驗數(shù)據(jù)。
[0015]較佳地，在所述限位槽的下方還設(shè)置有一與所述限位槽的延伸方向相一致的第一凹槽，所述限位槽與所述第一凹槽相連通，所述第一凹槽的頂部的槽寬大于所述限位槽的底部的槽寬；
[0016]所述復(fù)合材料風(fēng)扇葉片高周疲勞試驗的專用夾具還包括壓板，所述壓板設(shè)于所述第一凹槽內(nèi)并抵靠于所述復(fù)材葉片試驗件的榫頭和所述第一凹槽的頂壁上，所述壓板對所述榫頭施加一壓緊力以限制所述葉片試驗件向下竄動。
[0017]在本方案中，通過壓板自下向上傳遞壓緊力，很好的模擬了復(fù)材葉片在離心力作用下的傳力路徑，進(jìn)而確保試驗數(shù)據(jù)的可靠性。
[0018]較佳地，所述壓板包括壓板本體和復(fù)材層，所述復(fù)材層固定于所述壓板本體朝向所述榫頭的一面，所述復(fù)材層的材料與復(fù)合材料墊板的材料一致。
[0019]在本方案中，復(fù)材層粘貼于壓板本體的工作面上，也就是壓板本體朝向榫頭的一面。其中，復(fù)合材料墊板是復(fù)合材料葉片在真實服役狀態(tài)與榫頭的底部相抵靠的零部件。因此，將復(fù)材層的材料與復(fù)合材料墊板的材料保持一致，復(fù)材葉片試驗件的疲勞試驗過程很好的模擬了復(fù)合材料風(fēng)扇葉片的真實服役狀態(tài)，進(jìn)而可獲得最接近整機(jī)狀態(tài)的葉片高周疲勞數(shù)據(jù)，為發(fā)動機(jī)整機(jī)試車、側(cè)風(fēng)試驗以及適航取證提供強(qiáng)有力的試驗數(shù)據(jù)支撐。
[0020]較佳地，所述壓板上設(shè)置有第二凹槽，所述榫頭的底部貼合于所述第二凹槽的底面和兩個側(cè)面。
[0021]在本方案中，通過以上機(jī)構(gòu)形式，一方面，可增大壓板與榫頭的接觸面積，進(jìn)而提高壓板對榫頭限位的可靠性；另一方面，使得壓板不僅對榫頭的底面施加一向上的作用力，以限制榫頭的豎向方向上的移動，而且對榫頭的兩個的側(cè)面還施加作用力，以限制榫頭在寬度方向上的移動。
[0022]較佳地，在所述壓板上位于所述限位槽的兩側(cè)分別設(shè)置有多個第一連接孔，在所述夾具本體上設(shè)置有第二連接孔，所述第一連接孔與所述第二連接孔相對應(yīng)；
[0023]第一螺栓依次穿過所述第一連接孔和所述第二連接孔并與螺母連接。
[0024]在本方案中，第一螺栓用于將壓板與夾具本體連接，通過第一螺栓、螺母以及擰緊力矩的配合使得壓板將復(fù)材葉片試驗件與夾具本體壓緊。其中，夾具本體的兩端的第二連接孔設(shè)置為鉸制螺栓孔，第一連接孔和第二連接孔相互配合，起到定位和導(dǎo)向作用，確保壓板和復(fù)材葉片試驗件配合準(zhǔn)確無偏斜。
[0025]較佳地，所述第一螺栓的預(yù)緊力矩形成的預(yù)緊力不低于所述復(fù)材葉片試驗件所承受的離心力，單個所述第一螺栓的預(yù)緊力矩計算公式如下：
[0026]M＝K*P*D*10
?3[0027]其中，M為單個所述第一螺栓的擰緊力矩，單位為N.m；K為扭矩系數(shù)；D為所述第一螺栓的公稱直徑，單位為mm；P為單個所述第一螺栓在擰緊力矩M作用下產(chǎn)生的預(yù)緊力，單位為N；預(yù)緊力的計算公式如下：
[0028]P＝(m*r*(n*2*π/60)2)/N
[0029]式中m為復(fù)材葉片試驗件的總重量，單位為Kg；r為復(fù)材葉片試驗件質(zhì)心距離發(fā)動機(jī)子午面中心軸線的徑向距離，單位為m；n為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，N為所述第一螺栓的數(shù)量。
[0030]在本方案中，第一螺栓的預(yù)緊力矩及預(yù)緊力采用如上要求，為了更準(zhǔn)確的模擬葉片在整機(jī)試驗和服役時的受力狀態(tài)，進(jìn)而有利于獲得最接近整機(jī)狀態(tài)的葉片高周疲勞數(shù)據(jù)，為發(fā)動機(jī)整機(jī)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種復(fù)合材料風(fēng)扇葉片高周疲勞試驗的專用夾具，其特征在于，其包括：夾具本體，所述夾具本體上設(shè)有一與復(fù)材葉片試驗件的榫頭的形狀相對應(yīng)的限位槽，所述限位槽的兩個側(cè)面至少一部分為工作面；保護(hù)片，所述保護(hù)片被壓設(shè)于所述復(fù)材葉片試驗件和所述工作面之間，所述保護(hù)片至少覆蓋整個所述工作面。2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料風(fēng)扇葉片高周疲勞試驗的專用夾具，其特征在于，所述保護(hù)片具有彈性，所述保護(hù)片具有朝向所述工作面的回彈力，在所述回彈力的作用下，所述保護(hù)片與所述工作面貼合。3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料風(fēng)扇葉片高周疲勞試驗的專用夾具，其特征在于，所述保護(hù)片自所述工作面的底部向上延伸至所述夾具本體的頂面，并沿著所述夾具本體的頂面向遠(yuǎn)離所述限位槽的方向延伸，所述保護(hù)片朝向所述工作面的一側(cè)與所述限位槽的側(cè)面及頂面貼合。4.如權(quán)利要求1
?
3中任意一項所述的復(fù)合材料風(fēng)扇葉片高周疲勞試驗的專用夾具，其特征在于，所述保護(hù)片的材料與風(fēng)扇盤保護(hù)套的材料一致。5.如權(quán)利要求1
?
3中任意一項所述的復(fù)合材料風(fēng)扇葉片高周疲勞試驗的專用夾具，其特征在于，在所述限位槽的下方還設(shè)置有一與所述限位槽的延伸方向相一致的第一凹槽，所述限位槽與所述第一凹槽相連通，所述第一凹槽的頂部的槽寬大于所述限位槽的底部的槽寬；所述復(fù)合材料風(fēng)扇葉片高周疲勞試驗的專用夾具還包括壓板，所述壓板設(shè)于所述第一凹槽內(nèi)并抵靠于所述復(fù)材葉片試驗件的榫頭和所述第一凹槽的頂壁上，所述壓板對所述榫頭施加一壓緊力以限制所述葉片試驗件向下竄動。6.如權(quán)利要求5所述的復(fù)合材料風(fēng)扇葉片高周疲勞試驗的專用夾具，其特征在于，所述壓板包括壓板本體和復(fù)材層，所述復(fù)材層固定于所述壓板本體朝向所述榫頭的一面，所述復(fù)材層的材料與復(fù)合材料墊板的材料一致。7.如權(quán)利要求5所述的復(fù)合材料風(fēng)扇葉片高周疲勞試驗的專用夾具，其特征在于，所述壓板上設(shè)置有第二凹槽，所述榫頭的底部貼合于所述第二凹槽的底面和兩個側(cè)面。8.如權(quán)利要求5所述的復(fù)合材料風(fēng)扇葉片高周疲勞試驗的專用夾具，其特征在于，在所述壓板上位于所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王小慶，劉文，陳璐璐，魏銘瑛，劉升旺，
申請(專利權(quán))人：中國航發(fā)商用航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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