CN111579191A - 一种电磁加载模拟离心力作用的静止靶板冲击试验装置及控制方法 - Google Patents

一种电磁加载模拟离心力作用的静止靶板冲击试验装置及控制方法 Download PDF

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罗刚
丁振东
陈伟
曹琬婷
张峰旗
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Abstract

本发明公开一种电磁加载模拟离心力作用的静止靶板冲击试验装置，包括底座、安装座、磁性卡口、转子叶片、拉伸载荷加载***；所述拉伸载荷加载***包括施加初始载荷的液压作动筒、反馈载荷信号的应变片、用于微调载荷的电磁铁、控制器，其中控制器用以接收转子叶片拉伸载荷反馈信号并用以控制油缸和电磁铁的启用。该试验装置可以通过调节液压作动筒油压和电磁铁的电流来控制磁性卡口的运动，使转子叶片达到精准的设定拉伸载荷。本发明通过简单的结构即可进行离心预载荷环境中的转子叶片外物损伤试验。本发明还提供了该试验装置的控制方法。

Description

一种电磁加载模拟离心力作用的静止靶板冲击试验装置及控 制方法
技术领域
本发明涉及航空燃气涡轮发动机叶片外物损伤的试验领域，尤其是一种电磁加载模拟离心力作用的静止靶板冲击试验装置。
背景技术
目前，航空燃气涡轮发动机转子叶片需要做外物损伤试验，转子叶片在工作时具有极大离心力，带有离心力等预载荷的部件抗冲击性能与不带预载荷状态相比有较大差别，因此在试验与分析时应予以考虑。
而在相关的技术领域中，现有的冲击试验中采用的离心载荷施加装置包括：1、高速旋转机械，转速快，难以精准控制弹着点且危险系数较高。2、液压拉伸机，液体具有可压缩性，不能得到较高的精度，且其工作性能易受到温度变化的影响。
故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
发明内容
发明目的：为解决上述问题，提供一种综合液压和电磁动力模拟离心力作用的静止靶板冲击试验装置，可用通过测量待冲击叶片的拉伸载荷数据，用电磁加载进行微调，对液压信号和电流信号进行闭环控制，以达到精准的设定拉伸载荷。
技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：
一种电磁加载模拟离心力作用的静止靶板冲击试验装置，包括转子叶片、安装座、位于安装座上方的磁性卡口、拉伸载荷加载***；所述转子叶片的下端***安装座中固定，转子叶片的上端***磁性卡口中固定；
所述拉伸载荷加载***包括施加初始载荷的液压作动筒、安装在转子叶片上用以反馈载荷信号的应变片、用于微调载荷的电磁铁、控制器，其中控制器用以接收应变片提供的载荷反馈信号并用以控制液压作动筒和电磁铁的启用；
磁性卡口向外延伸出受力部，所述液压作动筒的上端与该受力部的下方连接固定，液压作动筒的向上或向下移动带动磁性卡口向上或向下移动；所述电磁铁位于磁性卡口上方，电磁铁通过改变电磁力对磁性卡口的作用以微调磁性卡口对转子叶片形成的载荷。
有益效果：本发明提供的电磁加载模拟离心力作用的静止靶板冲击试验装置主要应用于航空发动机转子叶片需要做外物损伤试验中。其中，可以通过调节液压作动筒油压和电磁铁的电流来控制磁性卡口的运动，使转子叶片达到精准的设定拉伸载荷。本发明通过简单的结构即可进行离心预载荷环境中的转子叶片外物损伤试验，并且叶片装拆非常方便，有利于提高试验效率。而通过油压和电磁铁的磁场强度来控制叶片的拉伸载荷，可以模拟不同转速的转子叶片的离心力载荷，提高了通用性。
进一步的，所述拉伸载荷加载***还包括与电磁铁串联的固定电阻和滑动变阻器，所述滑动变阻器由控制器控制。
进一步的，所述拉伸载荷加载***还包括整流器用以将交变电流转换成直流电流。
进一步的，还包括底座，所述底座内具有中空的收容腔，且底座上方设有定位磁性卡口并上下延伸的通道，安装座位于收容腔内并承载于底座上，磁性卡口的下端***该通道内，并在该通道的限位下上下移动，受力部位于底座的上方，液压作动筒安装在底座的上表面并抵靠在底座上表面及受力部下方之间。。
而本发明还提供了一种上述静止靶板冲击试验装置的控制方法的技术方案：
通过控制器控制液压作动筒的油压，抬升磁性卡口给转子叶片施加初始载荷，微调电磁铁的工作电流以调整电磁铁产生的磁场强度，微调向上吸引磁性卡口对转子叶片的拉伸力直至达到预设的拉伸载荷；控制器还接收应变片提供的拉伸载荷反馈信号，对液压信号和电流信号进行闭环控制，使转子叶片的拉伸载荷稳定在设定载荷。
附图说明
图1是本发明电磁加载模拟离心力作用的静止靶板冲击试验装置的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明公开了一种电磁加载模拟离心力作用的静止靶板冲击试验装置，包括底座1、安装座2、磁性卡口3、转子叶片4、主机5、显示屏6和拉伸载荷加载***。所述底座1内具有中空的收容腔，且底座1上方设有定位磁性卡口并上下延伸的通道。安装座2位于收容腔内并承载于底座1上。磁性卡口3的下端***该通道内，并在该通道的限位下上下移动。转子叶片4的下端***安装座2中固定，转子叶片4的上端***磁性卡口3中固定。磁性卡口3向外延伸出受力部31。所述液压作动筒72的上端与该受力部31的下方连接固定。液压作动筒72的向上或向下移动带动磁性卡口3向上或向下移动。
所述拉伸载荷加载***包括施加初始载荷的油缸71和液压作动筒72、反馈载荷信号的应变片8、用于微调载荷的滑动变阻器91、固定电阻92、整流器93和电磁铁94、控制器10，其中控制器10用以接收转子叶片4拉伸载荷反馈信号并用以控制油缸71和电磁铁94的启用。该试验装置可以通过调节液压作动筒72油压和电磁铁94的电流来控制磁性卡口3的运动，使转子叶片4达到精准的设定拉伸载荷。本发明通过简单的结构即可进行离心预载荷环境中的转子叶片外物损伤试验。所述电磁铁94位于磁性卡口3上方。电磁铁94通过改变电磁力对磁性卡口3的作用以微调磁性卡口对转子叶片4形成的载荷。所述受力部31位于底座1的上方。液压作动筒72安装在底座1的上表面并抵靠在底座1上表面及受力部31下方之间。
上述的静止靶板冲击试验装置的控制方法为，通过控制器10控制液压作动筒72的油压，抬升磁性卡口3给转子叶片4施加初始载荷，微调滑动变阻器91改变电磁铁94线圈中的电流大小从而控制其磁场强度，达到预设的拉伸载荷。控制器10还接收转子叶片4上的应变片8测得的拉伸载荷反馈信号，对液压信号和电流信号进行闭环控制，使转子叶片4的拉伸载荷稳定在设定载荷。
本发明提供的电磁加载模拟离心力作用的静止靶板冲击试验装置主要应用于航空燃气涡轮发动机转子叶片需要做外物损伤试验中。其中，可以通过调节液压作动筒油压和电磁铁的电流来控制磁性卡口的运动，使转子叶片达到精准的设定拉伸载荷。本发明通过简单的结构即可进行离心预载荷环境中的转子叶片外物损伤试验，并且叶片装拆非常方便，有利于提高试验效率。
另外，本发明的具体实现方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种电磁加载模拟离心力作用的静止靶板冲击试验装置，其特征在于：包括转子叶片、安装座、位于安装座上方的磁性卡口、拉伸载荷加载***；所述转子叶片的下端***安装座中固定，转子叶片的上端***磁性卡口中固定；
所述拉伸载荷加载***包括施加初始载荷的液压作动筒、安装在转子叶片上用以反馈载荷信号的应变片、用于微调载荷的电磁铁、控制器，其中控制器用以接收应变片提供的载荷反馈信号并用以控制液压作动筒和电磁铁的启用；
磁性卡口向外延伸出受力部，所述液压作动筒的上端与该受力部的下方连接固定，液压作动筒的向上或向下移动带动磁性卡口向上或向下移动；所述电磁铁位于磁性卡口上方，电磁铁通过改变电磁力对磁性卡口的作用以微调磁性卡口对转子叶片形成的载荷。
2.根据权利要求1所述的静止靶板冲击试验装置，其特征在于：所述拉伸载荷加载***还包括与电磁铁串联的固定电阻和滑动变阻器，所述滑动变阻器由控制器控制。
3.根据权利要求1或2所述的静止靶板冲击试验装置，其特征在于：所述拉伸载荷加载***还包括整流器用以将交变电流转换成直流电流。
4.根据权利要求1或2所述的静止靶板冲击试验装置，其特征在于：还包括底座，所述底座内具有中空的收容腔，且底座上方设有定位磁性卡口并上下延伸的通道，安装座位于收容腔内并承载于底座上，磁性卡口的下端***该通道内，并在该通道的限位下上下移动，受力部位于底座的上方，液压作动筒安装在底座的上表面并抵靠在底座上表面及受力部下方之间。
5.一种根据权利要求1至4中任一项所述静止靶板冲击试验装置的控制方法，其特征在于：通过控制器控制液压作动筒的油压，抬升磁性卡口给转子叶片施加初始载荷，微调电磁铁的工作电流以调整电磁铁产生的磁场强度，微调向上吸引磁性卡口对转子叶片的拉伸力直至达到预设的拉伸载荷；控制器还接收应变片提供的拉伸载荷反馈信号，对液压信号和电流信号进行闭环控制，使转子叶片的拉伸载荷稳定在设定载荷。
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