一种风扇叶片振动试验工装夹具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种风扇叶片振动试验工装夹具，属于航空发动机振动疲劳试验技术领域。夹具体包括夹头和底盘，夹头和底盘一体成型，夹头一侧设置有榫槽和榫齿，顶块通过定位销定位安装在榫槽内，位于榫槽相对位置处设置多个顶紧螺栓，所述顶紧螺栓调节顶块与榫齿之间的距离，夹紧工件；夹具体通过底盘安装在实验平台上。本实用新型专利技术解决了叶片振动试验工装夹具测振偏差问题、叶片振动试验工装夹具激振功率低的问题；可有效减少设计工作量，提高设计成功率，同时提高工装夹具激振效率，改善大风扇叶片振动试验能力。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于航空发动机振动疲劳试验
，具体涉及一种风扇叶片振动试验工装夹具。
技术介绍
叶片是航空发动机中的主要零部件之一。由于数量众多，工作环境复杂，承受着较高的离心负荷、气动负荷、热负荷以及由于振动引起的交变负荷，一直是发动机中故障率较高的构件之一。风扇叶片由于其质量重、叶身长、处于转子排列最前端等因素存在，致使研究其叶片振动特性以及疲劳性能尤为重要，从而预测叶片可能发生的振动问题，防止叶片的振动故障发生。而叶片振动试验工装夹具设计则是振动试验中必不可少的环节，由于工装夹具设计伴随着生产周期和返工率问题，导致工装夹具设计的好坏直接影响试验周期，甚至会影响相关科研任务。针对风扇叶片(单榫齿结构叶片)试验件，顶紧式夹具夹紧效果明显好于压紧式夹具，所以单榫齿结构叶片夹具多数为顶紧结构。顶紧式夹具主要由夹具体、顶块、顶紧螺栓和定位销组成。虽然设计思路明确，但大风扇叶片工装夹具设计经验仍明显不足，并且由于大风扇叶片振动试验较少，也无从借鉴国内其它的设计方案，致使大风扇叶片工装夹具设计后出现夹具测振频率偏差、激振功率低等问题，工装夹具需补加工甚至需重新设计才能完成试验，严重影响试验进度。
技术实现思路
本技术的目的：为了解决上述问题，本技术提出了一种风扇叶片振动试验工装夹具，采用了多螺栓均布预紧力的顶紧方式、整体加工及U型安装方式，降低了夹具测振频率偏差，提高了夹具激振功率。本技术的技术方案：一种风扇叶片振动试验工装夹具，包括：夹具体、顶紧螺栓、定位销及顶块；夹具体包括夹头和底盘，夹头和底盘一体成型，夹头一侧设置有榫槽和榫齿，顶块通过定位销定位安装在榫槽内，位于榫槽相对位置处设置多个顶紧螺栓，所述顶紧螺栓调节顶块与榫齿之间的距离，夹紧工件；夹具体通过底盘安装在实验平台上。优选地，所述榫槽具有倾斜角度，其倾斜角度能够使工件水平夹装，误差在±5°之间。优选地，所述底盘沿周向均布设置有U型槽。优选地，所述底盘沿中心均布设置安装孔，所述安装孔部分设置在U型槽之间。优选地，所述底盘底面到夹头中心的高度为至少70mm。优选地，所述工装夹具与工装试验件的质量比优选地，所述工装夹具采用的制作材料45钢。优选地，所述夹头的厚度要能够使顶紧螺栓的螺纹啮合长度在40mm以上。本技术的有益效果：可有效减少设计工作量，提高设计成功率，同时提高工装夹具激振效率，改善大风扇叶片振动试验能力。附图说明图1为本技术一种风扇叶片振动试验工装夹具的一优选实施例的结构示意图；图2为本技术一种风扇叶片振动试验工装夹具的一优选实施例的剖视结构示意图；图3为图1所示实施例的底盘示意图；图4为图1所示实施例的夹头示意图；其中，1-夹具体，2-顶紧螺栓，3-定位销，4-顶块，5-夹头，6-底盘，7-榫槽，8-榫齿，9-U型槽，10-安装孔。具体实施方式为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施例进行详细说明。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。下面结合附图对本技术的实施例进行详细说明，请参照图1至图4。由于大风扇叶片由于其叶身较宽，质量重，并且某些大风扇叶片试验件叶身极长，试验需求振幅大，在振动试验中较难激振，按照已往设计经验设计的风扇工装夹具，频率测试精度低，并且夹具工作效率不足，无法完成大风扇叶片疲劳试验。为解决叶片振动试验工装夹具测振偏差问题，控制试验件与夹具质量比。加大振动台活动部分(夹具)质量，通过降低试验件与夹具质量比μ的办法来提高叶片静频测试的准确度，当质量比达到时，可控制测得的频率与叶片的真实自振频率的误差在7％以内，但是这也受到振动台最大载重的限制。为解决叶片振动试验工装夹具激振功率低的问题，保证试验件与激振系统连接的刚性，可以提高激振力的传递效率，同时也能保证试验测频的准确性及系统的稳定性。通过以下两方面提高系统连接刚性，首先通过多螺栓(N≥3)均布顶块顶紧力的方法，增加试验件与夹具榫齿部位的连接刚性；其次夹具可采用圆形底盘、U型槽、增多紧固螺栓来增加夹具与振动台台面的连接刚性。增加系统连接的刚性可使工装夹具激振功率提高100％～200％。按照以上技术方案的要求，提供一种风扇叶片振动试验工装夹具，包括：夹具体1、顶紧螺栓2、定位销3及顶块4；夹具体通常选用45钢制作，主要优点为机加性能好，在常温下经热处理后有足够的硬度及韧性，不易脆断；夹具体1包括夹头5和底盘6，夹头5和底盘6一体成型，采用整体加工，避免使用焊接工艺，增加了夹具体的整体刚性。夹头5一侧设置有榫槽7和榫齿8，且榫槽7具有倾斜角度，可以保证倾斜角度保持工件水平夹装。顶块4通过定位销3定位安装在榫槽7内，位于榫槽7相对位置处设置多个顶紧螺栓2，所述顶紧螺栓2调节顶块4与榫齿8之间的距离，夹紧工件；底盘6沿周向均布设置有U型槽9，底盘6沿中心均布设置安装孔10，所述安装孔10部分设置在U型槽9之间，夹具体底盘采用圆形底盘配合U型槽形式，与振动台连接需使用两圈共16个螺栓固定，并可适当增加螺栓安装孔，增加夹具底盘6与振动台台面的连接刚性。夹具体夹头5中心位置高度至少要高于安装面(底盘底面)70mm才能保证叶片装夹后的振幅读取方便可行，夹头5的大小主要随叶片尺寸定夺(为保证夹具质量可适当增大)，夹头厚度要保证顶紧螺栓的螺纹啮合长度在40mm以上。为保证风扇叶片与工装夹具连接刚性，可采用多螺栓均布顶紧力的顶紧方式，本技术方案采用3个顶紧螺栓2均布的方式顶紧顶块4。夹具体榫槽7的尺寸主要根据试验风扇叶片所配合的转子盘榫槽尺寸设计，关键啮合尺寸、公差和设计要求要与转子盘榫槽尺寸相同，榫槽厚度要根据选取顶块4的厚度设计，顶块厚度可根据试验叶片大小选择在10mm～20mm，顶块4的长度和外形由试验件榫头形状决定。榫槽7的倾转角度要以使试验叶片叶身趋近水平方向为准，差距可以在正负5度之间。本技术解决了叶片振动试验工装夹具测振偏差问题、叶片振动试验工装夹具激振功率低的问题；可有效减少设计工作量，提高设计成功率，同时提高工装夹具激振效率，改善大风扇叶片振动试验能力。最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风扇叶片振动试验工装夹具，其特征在于，包括：夹具体(1)、顶紧螺栓(2)、定位销(3)及顶块(4)；夹具体(1)包括夹头(5)和底盘(6)，夹头(5)和底盘(6)一体成型，夹头(5)一侧设置有榫槽(7)和榫齿(8)，顶块(4)通过定位销(3)定位安装在榫槽(7)内，位于榫槽(7)相对位置处设置多个顶紧螺栓(2)，所述顶紧螺栓(2)调节顶块(4)与榫齿(8)之间的距离，夹紧工件；夹具体(1)通过底盘(6)安装在实验平台上。

【技术特征摘要】
1.一种风扇叶片振动试验工装夹具，其特征在于，包括：夹具体(1)、顶紧螺栓(2)、定位销(3)及顶块(4)；夹具体(1)包括夹头(5)和底盘(6)，夹头(5)和底盘(6)一体成型，夹头(5)一侧设置有榫槽(7)和榫齿(8)，顶块(4)通过定位销(3)定位安装在榫槽(7)内，位于榫槽(7)相对位置处设置多个顶紧螺栓(2)，所述顶紧螺栓(2)调节顶块(4)与榫齿(8)之间的距离，夹紧工件；夹具体(1)通过底盘(6)安装在实验平台上。2.根据权利要求1所述的一种风扇叶片振动试验工装夹具，其特征在于：所述榫槽(7)具有倾斜角度，其倾斜角度能够使工件水平夹装，误差在±5°之间。3.根据权利要求1所述的一种风扇叶片振动试验工装夹具，其特征在于:所述底盘(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，赵一朵，赵开宁，李勋，姜睿，王婧，杜传宇，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所，
类型：新型
国别省市：辽宁;21