本发明专利技术公开了一种用于碳纤维叶片的低温疲劳试验装置，包括低温试验箱（1）、试验支架（2）、箱盖（3）和疲劳试验组件；箱盖罩盖在低温试验箱顶部开口处，试验支架设在低温试验箱内，试验支架上端贯穿箱盖并延伸至低温试验箱上方；若干组疲劳试验组件设在试验支架上，若干组疲劳试验组件夹持在碳纤维叶片上；低温试验箱内壁上环向设有液氮管路（11），液氮管路上设有若干个出液口（12）且面向疲劳试验组件，使碳纤维叶片浸没在液氮中，液氮管路的进液口（13）贯穿低温试验箱并外接液氮供给设备。本发明专利技术能真实模拟碳纤维叶片在低温工作环境下的叶身表面柔性载荷，满足压缩机碳纤维叶片的单截面、多截面、同步载荷、异步载荷等试验要求。异步载荷等试验要求。异步载荷等试验要求。
【技术实现步骤摘要】
用于碳纤维叶片的低温疲劳试验装置
[0001]本专利技术涉及一种压缩机叶片性能试验设备，尤其涉及一种用于碳纤维叶片的低温疲劳试验装置。
技术介绍
[0002]对压缩机的碳纤维叶片进行疲劳试验的目的主要是：一、验证叶片的疲劳性能，并根据损伤理论得到疲劳极限与寿命；二、获得叶片疲劳破坏模式用以改进结构与细节设计。碳纤维叶片所受的载荷为旋转过程中对空气做功产生的，该载荷作用于叶身表面且为柔性载荷，载荷方向时正时负，且在载荷作用下叶片变形较大，在现实模拟该实际工况非常困难。
[0003]碳纤维叶片低周疲劳试验一般需要考核叶片根部和叶身中部弯矩最大的位置，其中，叶身中部在叶片工作中的交变应力最大，是叶片的疲劳危险部位。虽然叶片根部的交变应力小于叶身中部，但由于其构造复杂，应力集中现象严重，离心力引起的平均应力很高，因此也是疲劳试验关注的重点部位。另外，压缩机的碳纤维叶片的工作环境恶劣，工作温度通常为
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178℃。现有技术的碳纤维叶片疲劳试验工装无法真实模拟碳纤维叶片的低温工作环境，且无法满足多截面同步或异步加载疲劳试验的需求。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种用于碳纤维叶片的低温疲劳试验装置，能真实模拟碳纤维叶片在低温工作环境下的叶身表面柔性载荷，满足压缩机碳纤维叶片的单截面、多截面、同步载荷、异步载荷等试验要求。
[0005]本专利技术是这样实现的：一种用于碳纤维叶片的低温疲劳试验装置，包括低温试验箱、试验支架、箱盖和疲劳试验组件；低温试验箱为顶部开口的中空箱体结构，箱盖罩盖在低温试验箱的顶部开口处，形成密封箱体结构；试验支架设置在低温试验箱内，试验支架的上端贯穿箱盖并延伸至低温试验箱的上方；若干组疲劳试验组件分别设置在试验支架上，若干组疲劳试验组件依次夹持在碳纤维叶片上；低温试验箱的内壁上环向设有液氮管路，液氮管路上设有若干个出液口且面向疲劳试验组件设置，使碳纤维叶片能完全浸没在液氮中，液氮管路的进液口贯穿低温试验箱并外接液氮供给设备。
[0006]每组所述的疲劳试验组件均包括叶片夹板、加载杆和加载器；叶片夹板固定夹持在碳纤维叶片上，叶片夹板的顶部通过第一转动连接件与加载杆的下端转动连接，叶片夹板的两侧分别通过第二转动连接件与试验支架转动连接；加载器设置在试验支架的顶部，加载杆的上端贯穿箱盖并与加载器的加载端连接，且加载器与加载杆的连接处设有力学传感器。
[0007]所述的叶片夹板包括卡板、上翼型夹板和下翼型夹板；上翼型夹板的底部形成有第一翼型面，使上翼型夹板能通过第一翼型面贴合在碳纤维叶片的顶面上；下翼型夹板的
顶面形成有第二翼型面，使下翼型夹板能通过第二翼型面贴合在碳纤维叶片的底面上；卡板为底部开口的倒U形结构，上翼型夹板和下翼型夹板嵌装在卡板的开口内；卡板的顶部通过第一转动连接件与加载杆转动连接，卡板的两侧分别通过第二转动连接件与试验支架转动连接。
[0008]所述的第一转动连接件的轴向与第二转动连接件的轴向垂直，且第一转动连接件的轴向与碳纤维叶片的轴向平行。
[0009]所述的试验支架包括底部平台、顶部平台和连接杆，若干根连接杆分别垂直连接在底部平台与顶部平台之间，构成立体框架结构，连接杆贯穿箱盖；卡板的两侧分别通过第二转动连接件与连接杆转动连接，底部平台上设有温度传感器。
[0010]所述的箱盖由若干块盖板拼接构成，且盖板上形成有连接杆贯穿孔和加载杆贯穿孔，使试验支架的连接杆能通过连接杆贯穿孔贯穿箱盖，疲劳试验组件的加载杆能通过加载杆贯穿孔贯穿箱盖。
[0011]相邻两块所述的盖板之间的间隙内填充柔性密封料，盖板与低温试验箱之间的间隙内填充柔性密封料，连接杆贯穿孔与连接杆之间的间隙内填充柔性密封料，加载杆贯穿孔与加载杆之间的间隙内填充柔性密封料。
[0012]所述的低温试验箱包括箱体内胆、保温层和箱体外壳；箱体内胆设置在箱体外壳内，构成双层箱型结构，保温层设置在箱体外壳和箱体内胆的顶部；液氮管路设置在箱体内胆的内壁上。
[0013]本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：1、本专利技术由于设有低温试验箱及箱盖，能通过液氮实现低温试验箱内的实验环境温度控制，从而真实模拟压缩机碳纤维叶片的低温工作环境，使碳纤维叶片的疲劳试验结果更准确、全面、有效，从而提升碳纤维叶片的使用安全性。
[0014]2、本专利技术由于设有带有翼型面的上翼型夹板和下翼型夹板，能通过翼型面完全贴合碳纤维叶片的表面，从而保证碳纤维叶片在荷载受力时的稳定性，能满足压缩机碳纤维叶片的单截面、多截面、同步载荷、异步载荷等试验要求，同时通过转动连接件使卡板能相对连接杆和加载杆转动，避免碳纤维叶片的横向和轴向变形，确保荷载直接加载至碳纤维叶片上，真实模拟碳纤维叶片实际工作中的载荷状态，从而保证了疲劳试验结果的准确性。
[0015]3、本专利技术由于设有安装在试验支架上的多组独立的疲劳试验组件，形成内力式结构，可整体移动，使用时仅需将试验支架置于低温试验箱中，也可应用于常温和高温工况下的碳纤维叶片疲劳试验中，使用灵活性、通用性高。
[0016]本专利技术能通过上下翼型夹板的翼型面匹配贴合在碳纤维叶片的表面，利用加载杆的拉伸和压缩对碳纤维叶片进行双向加载，实现碳纤维叶片上单截面、多截面同步或多截面异步低周疲劳试验；同时，本专利技术通过低温试验箱为疲劳试验提供
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178℃的低温环境，真实模拟压缩机碳纤维叶片的工作环境，能提高碳纤维叶片的疲劳性能的试验准确性，有利于对碳纤维叶片的设计和改进。
附图说明
[0017]图1是本专利技术用于碳纤维叶片的低温疲劳试验装置的立体透视结构图；图2是本专利技术用于碳纤维叶片的低温疲劳试验装置中内力式结构的立体图；
图3是本专利技术用于碳纤维叶片的低温疲劳试验装置中低温试验箱的立体图；图4是本专利技术用于碳纤维叶片的低温疲劳试验装置中低温试验箱的密封示意图。
[0018]图中，1低温试验箱，11液氮管路，12出液口，13进液口，14箱体内胆，15保温层，16箱体外壳，2试验支架，21底部平台，22顶部平台，23连接杆，3箱盖，41卡板，42上翼型夹板，43下翼型夹板，44加载杆，45加载器，46第一转动连接件，47第二转动连接件。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0020]请参见附图1，一种用于碳纤维叶片的低温疲劳试验装置，包括低温试验箱1、试验支架2、箱盖3和疲劳试验组件；低温试验箱1为顶部开口的中空箱体结构，箱盖3罩盖在低温试验箱1的顶部开口处，形成密封箱体结构；试验支架2设置在低温试验箱1内，试验支架2的上端贯穿箱盖3并延伸至低温试验箱1的上方；若干组疲劳试验组件分别设置在试验支架2上，若干组疲劳试验组件依次夹持在碳纤维叶片上，优选为应力集中的叶片根部和交变应力较大的叶身中部；请参见附图3，低温试验箱1的内壁上环向设有液氮管路11，液氮管路11上设有若干个出液口12且面向疲劳试验组件设置，使碳纤维叶片能完全浸没在液氮中，液本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于碳纤维叶片的低温疲劳试验装置，其特征是：包括低温试验箱（1）、试验支架（2）、箱盖（3）和疲劳试验组件；低温试验箱（1）为顶部开口的中空箱体结构，箱盖（3）罩盖在低温试验箱（1）的顶部开口处，形成密封箱体结构；试验支架（2）设置在低温试验箱（1）内，试验支架（2）的上端贯穿箱盖（3）并延伸至低温试验箱（1）的上方；若干组疲劳试验组件分别设置在试验支架（2）上，若干组疲劳试验组件依次夹持在碳纤维叶片上；低温试验箱（1）的内壁上环向设有液氮管路（11），液氮管路（11）上设有若干个出液口（12）且面向疲劳试验组件设置，使碳纤维叶片能完全浸没在液氮中，液氮管路（11）的进液口（13）贯穿低温试验箱（1）并外接液氮供给设备。2.根据权利要求1所述的用于碳纤维叶片的低温疲劳试验装置，其特征是：每组所述的疲劳试验组件均包括叶片夹板、加载杆（44）和加载器（45）；叶片夹板固定夹持在碳纤维叶片上，叶片夹板的顶部通过第一转动连接件（46）与加载杆（44）的下端转动连接，叶片夹板的两侧分别通过第二转动连接件（47）与试验支架（2）转动连接；加载器（45）设置在试验支架（2）的顶部，加载杆（44）的上端贯穿箱盖（3）并与加载器（45）的加载端连接，且加载器（45）与加载杆（44）的连接处设有力学传感器。3.根据权利要求2所述的用于碳纤维叶片的低温疲劳试验装置，其特征是：所述的叶片夹板包括卡板（41）、上翼型夹板（42）和下翼型夹板（43）；上翼型夹板（42）的底部形成有第一翼型面，使上翼型夹板（42）能通过第一翼型面贴合在碳纤维叶片的顶面上；下翼型夹板（43）的顶面形成有第二翼型面，使下翼型夹板（43）能通过第二翼型面贴合在碳纤维叶片的底面上；卡板（41）为底部开口的倒U形结构，上翼型夹板（42）和下翼型夹板（43）嵌装在卡板（41）的开口内；卡板（41）的顶部通过第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张岩，杨知寰，徐宇峰，钱志强，
申请(专利权)人：上海电气鼓风机厂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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