一种旋转气膜冷却式温度梯度热机械疲劳试验系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种旋转气膜冷却式温度梯度热机械疲劳试验系统，包括：加载子系统、加热子系统、动力子系统、气冷子系统和控制子系统，通过改进现有试验仪器，使试件旋转工况下与空气摩擦产生气膜冷却温度梯度场，保证试件旋转的同时又承受单轴拉伸载荷，较好解决模拟试件温度梯度场试验环境的难点，操作方法简单易行，成本低廉。转动试件改进了传统热机械疲劳试验系统，真实再现叶片工作状态下的气膜冷却温度梯度场，确保航空发动机涡轮叶片热机械疲劳试验顺利进行，为航空发动机安全可靠工作提供技术基础和安全保障。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转气膜冷却式温度梯度热机械疲劳试验系统
本技术属于航空航天发动机试验
，涉及航空发动机单晶涡轮叶片热机械疲劳试验系统，特别涉及一种能够模拟单晶涡轮叶片温度梯度服役环境的旋转气膜冷却式温度梯度热机械疲劳试验系统。
技术介绍
单晶涡轮叶片热机械疲劳(TMF)性能是反映航空发动机重要性能指标之一，是影响涡轮叶片服役寿命的重要因素。叶片服役过程与空气摩擦在叶片结构产生气膜冷却温度梯度场，该温度梯度场随发动机工作状态变化，直接影响涡轮叶片各项力学性能，甚至造成材料损伤破坏。试验室环境下，为确保试验的准确性必须真实再现试件服役中相同的气膜冷却温度梯度场，该环境下试验结果才具有真实性。国内现有温度梯度控制系统中，常用石英管进行红外辐射加热，该方法简单易行、成本低廉，但该系统驱动功率小且热惯性较大，对温度场的可控性差。专利技术专利201110460131.4中的加温系统由高频感应加热炉和感应加热线圈组成，采用双管分半式结构，利用铜管内部的冷却水，通过改变加热线圈形状和与涡轮叶片的距离形成所需温度梯度。专利技术专利201210051835.0中利用多路高能能量束对结构按照设定轨迹和输出功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转气膜冷却式温度梯度热机械疲劳试验系统，包括：加载子系统、加热子系统、动力子系统、气冷子系统和控制子系统，其特征在于，所述加载子系统包括夹头，该夹头与夹具通过推力轴承连接，夹具与试件连接键连接；所述加热子系统水平置于试件部位，环绕试件对其加热；所述动力子系统通过电机控制齿轮转动，联动齿轮内接于下端夹具，带动下端夹具转动；所述气冷子系统通过空气压缩机提供冷却气流，由通气管道连接上端空心夹头，冷却空气通过上端夹头、上端夹具、试验试件、下端夹具和下端夹头后流出；所述控制子系统由载荷控制器、转子流量计、热电偶和常闭电磁阀组成，通过线缆与加载子系统、气冷子系统和加温子系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种旋转气膜冷却式温度梯度热机械疲劳试验系统，包括：加载子系统、加热子系统、动力子系统、气冷子系统和控制子系统，其特征在于，所述加载子系统包括夹头，该夹头与夹具通过推力轴承连接，夹具与试件连接键连接；所述加热子系统水平置于试件部位，环绕试件对其加热；所述动力子系统通过电机控制齿轮转动，联动齿轮内接于下端夹具，带动下端夹具转动；所述气冷子系统通过空气压缩机提供冷却气流，由通气管道连接上端空心夹头，冷却空气通过上端夹头、上端夹具、试验试件、下端夹具和下端夹头后流出；所述控制子系统由载荷控制器、转子流量计、热电偶和常闭电磁阀组成，通过线缆与加载子系统、气冷子系统和加温子系统连接。2.根据权利要求1所述的一种旋转气膜冷却式温度梯度热机械疲劳试验系统，其特征在于，所述加载子系统包括疲劳试验机、耐高温夹具和推力轴承，用于提供热机械疲劳试验所需机械载荷；试件与高温夹具螺栓连接，加入试件连接键固定，防止旋转过程螺栓滑动；夹具内接固定于推力轴承内轴，自设计推力轴承套通过铆钉将轴承固定于试验机夹头，推力轴承为空心结构，夹具为耐热合金模具钢。3.根据权利要求1所述的一种旋转气膜冷却式温度梯度热机械疲劳试验系统，其特征在于，所述加温子系统为电磁感应加热系统，用于提供热机械疲劳试验温度场；通过交变电流在导体中...

【专利技术属性】
技术研发人员：温志勋，张旭辉，吴云伍，童文伟，岳珠峰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61