一种适用于涡轮叶片固有频率可变、角度可调夹具和方法
文献发布时间:2023-06-19 10:38:35
技术领域
本发明属于涡轮叶片试验技术领域,涉及一种叶片夹具,具体涉及一种适用于涡轮叶片固有频率可变、角度可调夹具和方法。
背景技术
涡轮叶片是航空发动机重要关键部件之一,担负着能量转化的重任。为避免涡轮叶片产生高周疲劳、曲阜、蠕变等情况导致失效,同时考核叶片制作质量,涡轮叶片都需要通过振动疲劳试验。
传统的涡轮叶片夹具通常采用门型夹具固支,存在夹具和叶片固有频率重叠状态,导致振动台无法很好驻频;同时由于涡轮叶片叶身与榫头存在一定角度差,导致振动台垂直方向激励无法很有效的传导,不能很有效的对涡轮叶片进行考核。
发明内容
发明目的:
为解决上述为题,本发明提供了一种适用于涡轮叶片固有频率可变、角度可调夹具和方法,能够很好的改善频率重叠情况,解决存在角度差导致激振能量无法很好传导的问题。
技术方案:
一种适用于涡轮叶片固有频率可变、角度可调夹具,包括夹具主体、大螺栓、压块、固支环、固支螺栓、夹持装置;其中,夹具主体包括底座和立于底座的三根支柱组成的框架,固支环设在三根支柱中间,其中两根支柱与固支环前方的两侧接触,另一根支柱与固支环后方的中间接触;三根支柱顶部连接,连接中心具有大螺纹孔,大螺栓通过大螺纹孔自上而下抵紧压块,压块下部抵紧固支环,固支环下方与底座接触;固支环中间具有前后贯通的空腔,空腔内设有用于夹持叶片的夹持装置,夹持装置由固支螺栓固定。
进一步的,固支环是一个圆环结构,在大螺栓向上移动从而压块不抵紧固支环时,固支环能够在夹具主体内转动。
进一步的,压块下部具有与固支环相配合的弧面,底座上方接触固支环的部分具有与固支环相配合的弧面。
进一步的,固支环的环面上设有刻度,支柱上对应固支环刻度的位置也设有刻度。
进一步的,固支环的圆弧侧面具有连通空腔的小螺纹孔,固支螺栓通过小螺纹孔由外向内固定夹持装置;小螺纹孔具有沉头结构,沉头深度大于固支螺栓的顶部高度。
进一步的,三根支柱都具有顶部开口的纵向圆孔,纵向圆孔上具有内螺纹,三根可调螺栓通过纵向圆孔与三根支柱连接。
进一步的,可调螺栓是长短不同的一系列螺栓,纵向圆孔的深度与最长的可调螺栓相匹配;根据需要的固有频率,选择不同长短的可调螺栓旋入支柱的纵向圆孔内。
进一步的,还包括垫圈,可调螺栓通过垫圈与支柱连接。
一种适用于涡轮叶片固有频率和角度调节方法,使用如上所述的一种适用于涡轮叶片固有频率可变、角度可调夹具,将固支环从夹具主体的侧面放入夹具主体内后,通过转动固支环调整叶片夹持角度;然后将用夹持装置夹持叶片,通过固支螺栓将夹持装置固定,并且通过大螺栓和压块将固支环固定;最后,调整夹具的固有频率。
进一步的,调整夹具的固有频率方法具体为:使用可调螺栓和垫圈对夹具的固有频率进行调整,针对每根支柱,选择不安装可调螺栓、或者安装不同长短的可调螺栓,并且选择不同数量的垫圈的方式,调整夹具的固有频率。
本发明的优点是:
本发明的夹具用于固定涡轮叶片,使用方法简单,结构可靠,可以解决夹具固有频率可变问题的同时,涡轮叶片的角度也可调整。因此可以通过调整夹具的固有频率使之与叶片固有频率不再重叠,保证振动台可以很好地驻频,保证振动台垂直方向激励能够得到有效传导,便于对涡轮叶片进行考核。
附图说明
图1是本发明夹具的结构示意图;
图2是本发明夹具的主视图;
图3是本发明夹具的正面剖视图;
图4是本发明夹具的侧面剖视图;
其中,1—夹具主体,2—大螺栓,3—压块,4—固支环,5—固支螺栓,6—夹持装置,7—可调螺栓,8—垫圈。
具体实施方式
本部分是本发明的实施例,用于解释和说明本发明的技术方案。
一种适用于涡轮叶片固有频率可变、角度可调夹具,包括夹具主体1、大螺栓2、压块3、固支环4、固支螺栓5、夹持装置6;其中,夹具主体1包括底座和立于底座的三根支柱组成的框架,固支环4设在三根支柱中间,其中两根支柱与固支环4前方的两侧接触,另一根支柱与固支环4后方的中间接触;三根支柱顶部连接,连接中心具有大螺纹孔,大螺栓2通过大螺纹孔自上而下抵紧压块3,压块3下部抵紧固支环4,固支环下方与底座接触;固支环4中间具有前后贯通的空腔,空腔内设有用于夹持叶片的夹持装置6,夹持装置6由固支螺栓5固定。
固支环4是一个圆环结构,在大螺栓2向上移动从而压块3不抵紧固支环4时,固支环4能够在夹具主体1内转动。
压块3下部具有与固支环4相配合的弧面,底座上方接触固支环4的部分具有与固支环4相配合的弧面。
固支环4的环面上设有刻度,支柱上对应固支环4刻度的位置也设有刻度。
固支环4的圆弧侧面具有连通空腔的小螺纹孔,固支螺栓5通过小螺纹孔由外向内固定夹持装置6;小螺纹孔具有沉头结构,沉头深度大于固支螺栓5的顶部高度。
三根支柱都具有顶部开口的纵向圆孔,纵向圆孔上具有内螺纹,三根可调螺栓7通过纵向圆孔与三根支柱连接。
可调螺栓7是长短不同的一系列螺栓,纵向圆孔的深度与最长的可调螺栓7相匹配;根据需要的固有频率,选择不同长短的可调螺栓7旋入支柱的纵向圆孔内。
还包括垫圈8,可调螺栓7通过垫圈8与支柱连接。
一种适用于涡轮叶片固有频率和角度调节方法,使用如上所述的一种适用于涡轮叶片固有频率可变、角度可调夹具,将固支环从夹具主体的侧面放入夹具主体内后,通过转动固支环调整叶片夹持角度;然后将用夹持装置夹持叶片,通过固支螺栓将夹持装置固定,并且通过大螺栓和压块将固支环固定;最后,调整夹具的固有频率。
调整夹具的固有频率方法具体为:使用可调螺栓和垫圈对夹具的固有频率进行调整,针对每根支柱,选择不安装可调螺栓、或者安装不同长短的可调螺栓,并且选择不同数量的垫圈的方式,调整夹具的固有频率。
下面结合附图说明本发明另一个实施例。
本发明的夹具是用于固定航空发动机涡轮叶片的夹具,并且具有固有频率调整的功能和夹持角度调节的功能,如图1到图4所示。
夹持角度调节的功能主要由固支环4实现,如图3所示,从剖视图来看,固支环4是圆环,上下连接在压块3和夹具主体1之间,当压块3松弛时,固支环4可以沿着夹具主体1给其的圆弧面转动,从而调整夹持角度。为了精确调整,夹持角度,固支环4和其接触的支柱上可以设置对应的刻度,再通过刻度调整固支环的转动角度,保证试验的精确度。
固有频率调整的功能是通过可调螺栓7、垫圈8和纵向圆孔实现的,如图4所示,每根支柱都一样,以其中一根支柱为例,支柱上具有图示的纵向圆孔,可调螺栓7和垫圈8与纵向圆孔转动连接,可调螺栓7是长短不同的一系列螺栓,通过安装不同长短的可调螺栓7、并且调整垫圈8的数量,甚至可以不安装可调螺栓7和垫圈8,就可以改变夹具的固有频率。
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