一种航空发动机叶片多工位旋转砂尘冲蚀试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种航空发动机叶片砂尘多工位旋转冲蚀试验装置，包括高压气源、砂尘供给与气体混合装置、测试系统及控制平台、电机及用于安装待试验试件的试件安装装置；所述电机的输出轴与试件安装装置相连接；所述高压气源包括空气压缩机、高压储气罐、气体压力表及空气干燥机；所述砂尘供给与气体混合装置包括液体储存罐、砂尘调节阀、供砂装置、液体流量调节阀、漏斗型混合仓、气砂混合器及拉瓦管；所述测试系统及控制平台包括供气系统控制器、沙量控制器、湿度控制器及旋转试验系统控制器。本发明专利技术可以精确的模拟不同流量及湿度的砂尘对航空发动机叶片冲刷的影响，同时可以模拟高速转速下航空发动机叶片的冲蚀损伤。

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机叶片多工位旋转砂尘冲蚀试验装置
本专利技术属于航空发动机风扇/压气机叶片的冲蚀损伤性能测试
，涉及一种航空发动机叶片砂尘多工位旋转冲蚀试验装置。
技术介绍
航空发动机是通过对吸入的气流加入化学能量，推动涡轮膨胀做功的旋转动力机械。航空发动机的工作环境非常恶劣，对于压气机叶片，需要在宽广的地域能稳定的工作，尤其在起飞和降落的过程中，不可避免地吸入尺度和形状不一的砂尘，这些砂尘在气流的带动下高速撞击压气机叶片等部件，破坏其表面完整性。在航空发动机(尤其是涡轴发动机)在工作过程中，压气机等部件受到砂尘的冲蚀作用，容易对叶片发生冲击、侵蚀和磨损，使叶片表面粗糙度增大、叶片前缘弯曲、弦长变短、厚度减小等，从而导致叶片型面的改变，从而降低压气机的增压比、效率和流通能力，引起发动机性能衰减，功率下降、耗油率增加、涡轮前燃气温度升高等，严重影响发动机的使用和维护。航空发动机压气机叶片的冲蚀问题十分突出，对叶片抗冲蚀性能也要求越来越高，迫切需要进行材料和部件的砂尘冲蚀实验和性能评价，为叶片的设计、使用和维护提供技术和数据基础。目前的冲蚀试验设备主要用于石油、选矿、采矿、水泥等行业，不能模拟航空发动机风扇/压气机叶片宽广的砂尘工作环境(砂尘速度范围广、砂尘粒度范围大、湿度范围大等)，存在砂尘速度和流量控制困难、旋转速度低、不能考查湿度的影响、一次只能进行单个试样的冲蚀试验、效率低等问题。在授权号为CN202814822U、名称为“一种气固液三相流冲蚀试验机”的专利技术专利中，可模拟钻井过程和管道传输过程中气体、液体和固体对材料的冲蚀作用。但是该专利技术不能模拟压气机叶片多尺度砂尘的冲蚀环境。在申请号为201220749208.X、名称为“一种多相冲蚀模化试验装置”中，可将不同配比的高温高压蒸汽、微颗粒和液相水均匀混合成多相混合物并使用该多相混合物冲射试件，以完成试件在高温高压高速冲蚀下的模化试验。但是该专利技术无法调整和精确控制砂尘流量和砂尘环境湿度，不能模拟高速旋转下航空发动机叶片的冲蚀损伤情况。目前，我国还没有专门用于航空发动机风扇/压气机叶片多尺度砂尘旋转冲蚀的实验平台与考核装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有方法的缺点，提供了一种航空发动机叶片多工位旋转砂尘冲蚀试验装置，该装置可以精确的模拟不同含量及湿度的砂尘对航空发动机叶片的影响，同时可以模拟高速转速下航空发动机叶片的冲蚀损伤。为达到上述目的，本专利技术所述的航空发动机叶片多工位旋转砂尘冲蚀试验装置包括高压气源、砂尘供给与气体混合装置、测试系统及控制平台、驱动电机及用于安装待试验试件的试件安装装置；所述电机的输出轴与试件安装装置相连接；所述高压气源包括空气压缩机、高压储气罐、气体压力表及空气干燥机，空气压缩机的出口与高压储气罐的入口相连通，高压储气罐的出口通过气体压力表与空气干燥机的入口相连接；所述砂尘供给与气体混合装置包括液体储存罐、砂尘调节阀、供砂装置、液体流量调节阀、漏斗型混合仓、气砂混合器及拉瓦管，空气干燥机的出口分为两路，其中一路与漏斗型混合仓的入气口相连通，另一路与气砂混合器的气体入口相连通，供砂装置的出口与漏斗型混合仓的砂粒入口相连通，液体储存罐的出口通过液体流量调节阀与漏斗型混合仓的液体入口相连通，漏斗型混合仓的出口通过砂尘调节阀与气砂混合器的砂粒入口相连通，气砂混合器的出口通过拉瓦管与喷嘴的入口相连通，喷嘴的出口正对试件安装装置上安装的待试验试件；所述测试系统及控制平台包括供气系统控制器、沙量控制器、湿度控制器及旋转试验系统控制器，气体压力表的输出端与供气系统控制器的输入端相连接，供气系统控制器的输出端与空气压缩机的控制端相连接，沙量控制器的输出端与砂尘调节阀的控制端相连接，湿度控制器的输出端与液体流量调节阀的控制端相连接，旋转试验系统控制器的输出端与电机的控制端相连接。所述试件安装装置包括试件夹持装置、转轴、试验舱、联轴器、上轴承、上安装座、下轴承、下安装座、滤网、回收漏斗及砂尘回收舱，转轴通过联轴器与电机的输出轴相连接，转轴的上端通过上轴承及上安装座固定在试验舱的顶部，转轴的下端通过下轴承及下安装座固定在试验舱内，试件夹持装置套接于转轴上，滤网固定于回收漏斗上端的入口处，试件夹持装置位于回收漏斗入口的正上方，回收漏斗入口的四个端面固定于试验舱的四个内侧面上，回收漏斗下端的出口与砂尘回收舱的入口相连通。所述试件夹持装置包括两个安装盘、两个角度指示盘及若干夹具，两个安装盘及两个角度指示盘均套接于转轴上，且两个角度指示盘分别固定于两个安装盘的内侧，夹具的一端穿过一个角度指示盘的侧面固定于一个安装盘的侧面，夹具的另一端穿过另一个角度指示盘固定于另一个安装盘的侧面。所述夹具包括安装夹具、支架、调整螺杆、角度调整轴、两个挡板、以及与所述安装夹具相配合的导轨，两个挡板固定于导轨的两端，调整螺杆穿过两个挡板，导轨固定于支架上，角度调整轴穿过支架，角度调整轴的一端穿过一个角度指示盘的侧面固定于一个安装盘的侧面，角度调整轴的另一端穿过另一个角度指示盘固定于另一个安装盘的侧面，待试验试件夹持在安装夹具上。所述角度指示盘的内侧设有若干定位销钉；所述安装盘的外侧设有若干动平衡螺栓。所述供砂装置包括贮砂容器、沙量调节阀、过滤筛及砂尘回收装置，贮砂容器的出口通过沙量调节阀与过滤筛的入口相连接，过滤筛的细沙出口与漏斗型混合仓的砂粒入口相连通，过滤筛的粗砂出口与砂尘回收装置的入口相连通。所述空气压缩机的出口与高压储气罐的出口通过气滤相连通；所述高压储气罐的出口依次通过气体压力表、空气流量调节阀及空气滤后与空气干燥机的入口相连通。所述空气干燥机的出口依次经空气流量控制开关及压力表后分为两路，其中一路依次经气压调节阀及气压表与漏斗型混合仓的气体入口相连通，另一路与气砂混合器的气体入口相连通。所述拉瓦管的出口依次通过流量监控器及速度监控器与喷嘴的入口相连通。所述试验舱的正面设有试验舱门，试验舱门上设有试验舱观察口。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的航空发动机叶片多工位旋转砂尘冲蚀试验装置在模拟航空发动机叶片冲蚀试验时，湿度控制器通过液体流量调节阀调节冲击到航空发动机叶片上的砂尘的湿度；通过气体压力表检测高压储气罐输出的气体的压力信息，并将所述气体的压力信息转发至供气系统控制器中，供气系统控制器根据所述气体的压力信息判断高压储气罐内气体的含量，当高压储气罐内气压的含量小于等于预设范围时，则控制空气压缩机给高压储气罐内充气，然后通过高压储气罐输出的气体带动潮湿的砂尘冲击到航空发动机的叶片上，并采用砂量控制器通过砂尘调节阀控制喷射到待试验试件上的砂尘的流量，从而实现对冲击到航空发动机上的砂尘流量的控制；同时通过旋转试验系统控制器来控制电机的转动，并通过电机带动待试验试件高速转动，从而实现对航空发动机的叶片转速的控制，且可同时进行多个试件的冲蚀试验，结构简单，操作方便。附图说明图1为本专利技术的原理图；图2为本专利技术中试件夹持装置46的结构示意图；图3为本专利技术中试件夹持装置46的俯视图；图4为本专利技术中夹具的结构示意图；图5为本专利技术中夹具的侧视图；图6为本专利技术中夹具的俯视图；图7为图4中A-A方向的截面图；图8为本专利技术中试件安装装置的结构示意图；图9为本专利技术中试件安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空发动机叶片多工位旋转砂尘冲蚀试验装置，其特征在于，包括高压气源、砂尘供给与气体混合装置、测试系统及控制平台、电机(36)及用于安装待试验试件(66)的试件安装装置；所述电机(36)的输出轴与试件安装装置相连接；所述高压气源包括空气压缩机(1)、高压储气罐(3)、气体压力表(4)及空气干燥机(7)，空气压缩机(1)的出口与高压储气罐(3)的入口相连通，高压储气罐(3)的出口通过气体压力表(4)与空气干燥机(7)的入口相连接；所述砂尘供给与气体混合装置包括液体储存罐(21)、砂尘调节阀(28)、供砂装置(23)、液体流量调节阀(22)、漏斗型混合仓(26)、气砂混合器(31)及拉瓦管(32)，空气干燥机(7)的出口分为两路，其中一路与漏斗型混合仓(26)的入气口相连通，另一路与气砂混合器(31)的气体入口相连通，供砂装置(23)的出口与漏斗型混合仓(26)的砂粒入口相连通，液体储存罐(21)的出口通过液体流量调节阀(22)与漏斗型混合仓(26)的液体入口相连通，漏斗型混合仓(26)的出口通过砂尘调节阀(28)与气砂混合器(31)的砂粒入口相连通，气砂混合器(31)的出口通过拉瓦管(32)与喷嘴(35)的入口相连通，喷嘴(35)的出口正对试件安装装置上安装的待试验试件(66)；所述测试系统及控制平台包括供气系统控制器(91)、沙量控制器(92)、湿度控制器(93)及旋转试验系统控制器(94)，气体压力表(4)的输出端与供气系统控制器(91)的输入端相连接，供气系统控制器(91)的输出端与空气压缩机(1)的控制端相连接，沙量控制器(92)的输出端与砂尘调节阀(28)的控制端相连接，湿度控制器(93)的输出端与液体流量调节阀(22)的控制端相连接，旋转试验系统控制器(94)的输出端与电机(36)的控制端相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机叶片多工位旋转砂尘冲蚀试验装置，其特征在于，包括高压气源、砂尘供给与气体混合装置、测试系统及控制平台、电机(36)及用于安装待试验试件(66)的试件安装装置；所述电机(36)的输出轴与试件安装装置相连接；所述高压气源包括空气压缩机(1)、高压储气罐(3)、气体压力表(4)及空气干燥机(7)，空气压缩机(1)的出口与高压储气罐(3)的入口相连通，高压储气罐(3)的出口通过气体压力表(4)与空气干燥机(7)的入口相连接；所述砂尘供给与气体混合装置包括液体储存罐(21)、砂尘调节阀(28)、供砂装置(23)、液体流量调节阀(22)、漏斗型混合仓(26)、气砂混合器(31)及拉瓦管(32)，空气干燥机(7)的出口分为两路，其中一路与漏斗型混合仓(26)的入气口相连通，另一路与气砂混合器(31)的气体入口相连通，供砂装置(23)的出口与漏斗型混合仓(26)的砂粒入口相连通，液体储存罐(21)的出口通过液体流量调节阀(22)与漏斗型混合仓(26)的液体入口相连通，漏斗型混合仓(26)的出口通过砂尘调节阀(28)与气砂混合器(31)的砂粒入口相连通，气砂混合器(31)的出口通过拉瓦管(32)与喷嘴(35)的入口相连通，喷嘴(35)的出口正对试件安装装置上安装的待试验试件(66)；所述测试系统及控制平台包括供气系统控制器(91)、沙量控制器(92)、湿度控制器(93)及旋转试验系统控制器(94)，气体压力表(4)的输出端与供气系统控制器(91)的输入端相连接，供气系统控制器(91)的输出端与空气压缩机(1)的控制端相连接，沙量控制器(92)的输出端与砂尘调节阀(28)的控制端相连接，湿度控制器(93)的输出端与液体流量调节阀(22)的控制端相连接，旋转试验系统控制器(94)的输出端与电机(36)的控制端相连接；所述试件安装装置包括试件夹持装置(46)、转轴(71)、试验舱(47)、联轴器(43)、上轴承(44)、上安装座(45)、下轴承(51)、下安装座(50)、滤网(52)、回收漏斗(53)及砂尘回收舱(54)；所述转轴(71)通过联轴器(43)与电机(36)的输出轴相连接，转轴(71)的上端通过上轴承(44)及上安装座(45)固定在试验舱(47)的顶部，转轴(71)的下端通过下轴承(51)及下安装座(50)固定在试验舱(47)内，试件夹持装置(46)套接于转轴(71)上，滤网(52)固定于回收漏斗(53)上端的入口处，试件夹持装置(46)位于回收漏斗(53)入口的正上方，回收漏斗(53)入口的四个端面固定于试验舱(47)的四个内侧面上，回收漏斗(53)下端的出口与砂尘回收舱(54)的入口相连通。2.根据权利要求1所述的航空发动机叶片多工位旋转砂尘冲蚀试验装置，其特征在于，所述试件夹持装置(46)包括两个安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：何卫锋，李应红，焦阳，何光宇，王冠，张翼飞，周留成，柴艳，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学航空航天工程学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61