CN110031203B - 一种轮盘裂纹扩展寿命的实验验证装置 - Google Patents

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Abstract

一种轮盘裂纹扩展寿命的实验验证装置，属于轮盘裂纹扩展实验验证技术领域，本发明为了解决传统双拉杆实验装置不能保证加载过程中两只拉杆的受力大小及之间夹角不变，仅能进行单只榫槽应力验证试验的问题。轮盘子模型通过轮盘夹具固定安装在MTS试验机的工作台上，轮盘子模型上端的三个榫槽内均安装有齿形加载块，齿形加载块的上端均铰接有U型卸扣，固定架通过法兰对称安装在MTS试验机两侧立柱上，固定架的自由端中心处设有第二定滑轮，第二定滑轮的上方和下方设有第一定滑轮，钢丝绳固定座上端与MTS试验机的输出端连接。本发明的一种轮盘裂纹扩展寿命的实验验证装置避免了榫槽受力产生误差；三根钢丝绳索起始端同步拉伸，保证各个钢丝绳的受力相等。

Description

一种轮盘裂纹扩展寿命的实验验证装置
技术领域
本发明涉及一种验证装置，具体涉及一种轮盘裂纹扩展寿命的实验验证装置，属于轮盘裂纹扩展实验验证技术领域。
背景技术
燃气轮机轮盘设计的重要标准之一就是具有足够的裂纹扩展寿命。材料的断裂力学性能和寿命理论计算虽然是寿命预测的重要步骤，但是轮盘的结构因素、冷热加工状态、表面状态等因素并未完全考虑。因此，进行轮盘裂纹扩展寿命方面的试验，以验证裂纹扩展寿命预测的准确性十分必要。
现有轮盘子模型实验验证装置为双拉杆结构，且要求拉杆要有足够长的尺寸，其目的是为了避免加载过程中由于拉杆的伸长及移动使得拉杆间角度发生变化而导致榫槽受力产生误差，一般设备不能保证两只拉杆同步加载的过程中受力相同。而且采用双拉杆装置，仅能进行单只榫槽应力验证试验。在针对榫槽底部进行裂纹扩展寿命验证时，过小的子模型势必导致边界处的应力影响子模型中部裂纹扩展。
发明内容
本发明的目的是提供一种轮盘裂纹扩展寿命的实验验证装置，以解决传统双拉杆实验装置不能保证加载过程中两只拉杆的受力相同，且仅能进行单只榫槽应力验证试验的问题。
一种轮盘裂纹扩展寿命的实验验证装置包括MTS试验机、钢丝绳固定座、钢丝绳索、固定架、法兰、第一定滑轮、第二定滑轮、U型卸扣、齿形加载块、轮盘子模型、轮盘夹具、导线、信号采集器和断裂丝片；
轮盘子模型通过轮盘夹具固定安装在MTS试验机的工作台上，轮盘子模型上端的三个榫槽内均安装有齿形加载块，齿形加载块的上端均铰接有U型卸扣，固定架通过法兰对称安装在MTS试验机两侧的立柱上，固定架的自由端中心处设有第二定滑轮，第二定滑轮的上方和下方均设有第一定滑轮，钢丝绳固定座的上端与MTS试验机的输出端相连接，钢丝绳固定座的下端通过三根钢丝绳索与三个U型卸扣相连接，轮盘子模型的外表面粘贴有多个断裂丝片，断裂丝片通过导线与信号采集器电连接。
优选的：位于两侧的钢丝绳索分别绕过两个固定架上的第一定滑轮和第二定滑轮，两侧钢丝绳索下端近轮盘段与中间钢丝绳索保持夹角α。
本发明与现有产品相比具有以下效果：
采用三榫槽结构，增加了轮盘子模型的榫槽数量，使子模型的边界远离裂纹所在区域，将边界条件对裂纹扩展的影响降至最低；三榫槽处的叶片离心力采用钢丝绳索加载模拟，同时配合定滑轮改变钢丝绳索的方向，使钢丝绳的拉伸方向与叶片离心力的方向保持一致，避免了榫槽受力产生误差；三根钢丝绳索起始端同步拉伸，保证了各个钢丝绳的受力相等。该装置结构紧凑，对设备要求低，便于实验开展。
附图说明
图1是一种轮盘裂纹扩展寿命的实验验证装置的结构示意图；
图2是图1的A处放大图；
图3是轮盘裂纹扩展寿命的实验验证装置的轴侧图；
图4是齿形加载块的结构示意图；
图5是夹角α的位置示意图。
图中：1-MTS试验机、2-钢丝绳固定座、3-钢丝绳索、4-固定架、5-法兰、6-第一定滑轮、7-第二定滑轮、8-U型卸扣、9-齿形加载块、10-轮盘子模型、11-断裂丝片、12-导线、13-信号采集器、14-轮盘夹具。
具体实施方式
下面根据附图详细阐述本发明优选的实施方式。
如图1至图5所示，本发明所述的一种轮盘裂纹扩展寿命的实验验证装置包括MTS试验机1、钢丝绳固定座2、钢丝绳索3、固定架4、法兰5、第一定滑轮6、第二定滑轮7、U型卸扣8、齿形加载块9、轮盘子模型10、轮盘夹具14、导线12、信号采集器13和断裂丝片11；
轮盘子模型10通过轮盘夹具14固定安装在MTS试验机1的工作台上，轮盘子模型10上端的三个榫槽内均安装有齿形加载块9，齿形加载块9的上端均铰接有U型卸扣8，固定架4通过法兰5对称安装在MTS试验机1两侧的立柱上，固定架4的自由端中心处设有第二定滑轮7，第二定滑轮7的上方和下方均设有第一定滑轮6，钢丝绳固定座2的上端与MTS试验机1的输出端相连接，钢丝绳固定座2的下端通过三根钢丝绳索3与三个U型卸扣8相连接，轮盘子模型10的外表面粘贴有多个断裂丝片11，断裂丝片11通过导线12与信号采集器13电连接。
进一步：位于两侧的钢丝绳索3分别绕过两个固定架4上的第一定滑轮6和第二定滑轮7，两侧钢丝绳索下端近轮盘段与中间钢丝绳索保持夹角α。
固定架4数量为2个，对称安装在MTS试验机1两侧立柱上；固定架4内置3个定滑轮，且3个定滑轮共线；定滑轮7数量为6个，其规格为单个承载2吨；钢丝绳索3其数量为3根，长度可调，规格为单根承载1吨；钢丝绳索3，中间一根钢丝绳索保持竖直，两侧钢丝绳索下端近轮盘段与中间钢丝绳索保持夹角α，α＝360/叶片支数；固定架4的高度位置由α决定；齿形加载块9数量为3个，且与叶根尺寸一致，齿形加载块9含一个通孔用于安装U型卸扣8；轮盘子模型10包含三个榫槽和一个偏心孔；钢丝绳固定座2同时装嵌三根钢丝绳索，且在钢丝绳索上端至第一个定滑轮之间保持竖直，目的是为了使三根钢丝绳索受力相等。
工作过程：使用时，驱动MTS试验机1的输出端带动钢丝绳固定座2向上运动，将3条钢丝绳索3向上拉伸，两侧的钢丝绳索3经过第一定滑轮6和第二定滑轮7后改变拉力方向，两侧的钢丝绳索3下端近轮盘段与中间钢丝绳索3夹角为α，且3条钢丝绳索3的拉力保持一致，模拟不同方向上的叶片离心力。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (1)

1.一种轮盘裂纹扩展寿命的实验验证装置，其特征在于：包括MTS试验机(1)、钢丝绳固定座(2)、钢丝绳索(3)、固定架(4)、法兰(5)、第一定滑轮(6)、第二定滑轮(7)、U型卸扣(8)、齿形加载块(9)、轮盘子模型(10)、轮盘夹具(14)、导线(12)、信号采集器(13)和断裂丝片(11)；
所述轮盘子模型(10)通过轮盘夹具(14)固定安装在MTS试验机(1)的工作台上，轮盘子模型(10)上端的三个榫槽内均安装有齿形加载块(9)，齿形加载块(9)的上端均铰接有U型卸扣(8)，固定架(4)通过法兰(5)对称安装在MTS试验机(1)两侧的立柱上，固定架(4)的自由端中心处设有第二定滑轮(7)，第二定滑轮(7)的上方和下方均设有第一定滑轮(6)，钢丝绳固定座(2)的上端与MTS试验机(1)的输出端相连接，钢丝绳固定座(2)的下端通过三根钢丝绳索(3)与三个U型卸扣(8)相连接，轮盘子模型(10)的外表面粘贴有多个断裂丝片(11)，断裂丝片(11)通过导线(12)与信号采集器(13)电连接；
位于两侧的钢丝绳索(3)分别绕过两个固定架(4)上的第一定滑轮(6)和第二定滑轮(7)，两侧钢丝绳索下端近轮盘段与中间钢丝绳索保持夹角α，α＝360/叶片支数。
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