渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗(yàn)工裝及試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬力學(xué)試驗(yàn)領(lǐng)域，特別地，涉及一種渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗(yàn)工裝及試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)使用的渦輪螺栓，其材料采用變形高溫合金，為保證使用的渦輪螺栓的安全壽命，設(shè)計(jì)需考慮對(duì)加工零件進(jìn)行高溫強(qiáng)度及疲勞比對(duì)試驗(yàn)，分析不同材料渦輪螺栓的高溫靜態(tài)強(qiáng)度及疲勞壽命是否符合設(shè)計(jì)要求的安全水平。由于該渦輪螺栓型面較為復(fù)雜，一頭為英制螺紋，另一頭為復(fù)雜的球面沉頭，尺寸精度較高，進(jìn)行高溫低循環(huán)疲勞試驗(yàn)時(shí)，需在高溫環(huán)境下同時(shí)監(jiān)控兩個(gè)以上截面的溫度，并需要特殊工裝夾具精確配合實(shí)際零件復(fù)雜的形狀和尺寸。目前，實(shí)驗(yàn)室只有針對(duì)材料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試樣試驗(yàn)的能力，無進(jìn)行設(shè)計(jì)所要求試驗(yàn)的特種強(qiáng)度和高溫低循環(huán)疲勞試驗(yàn)工裝夾具，無法完成該類特種試驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗(yàn)工裝及試驗(yàn)方法，以解決現(xiàn)有的渦輪螺栓由于型面復(fù)雜導(dǎo)致無法按要求進(jìn)行強(qiáng)度及高低溫循環(huán)疲勞試驗(yàn)的技術(shù)問題。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗(yàn)工裝，用于將渦輪螺栓安裝至循環(huán)疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行循環(huán)疲勞試驗(yàn)，渦輪螺栓一端為螺紋端、另一端為沉頭端，循環(huán)疲勞試驗(yàn)機(jī)上設(shè)有相對(duì)設(shè)置的上夾頭、下夾頭;該工裝包括:
[0006]上連接筒桿，其設(shè)有與上夾頭相連的第一端及與沉頭連接頭相連的第二端；
[0007]沉頭連接頭，與上連接筒桿的第二端相連，沉頭連接頭的內(nèi)孔設(shè)有呈縮口結(jié)構(gòu)以對(duì)渦輪螺栓的沉頭端進(jìn)行定位及支撐的縮口段；
[0008]下連接筒桿，其設(shè)有與下夾頭相連的第一端及與螺紋連接頭相連的第二端；
[0009]螺紋連接頭，與下連接筒桿的第二端相連，螺紋連接頭的內(nèi)孔加工有與渦輪螺栓的螺紋端相配合的內(nèi)螺紋；
[0010]沉頭連接頭的側(cè)壁沿垂直其軸線的方向設(shè)有貫通至其內(nèi)孔的第一測(cè)量孔，上連接筒桿的側(cè)壁設(shè)有用于與第一測(cè)量孔對(duì)齊的第一通孔；
[0011]螺紋連接頭的側(cè)壁沿垂直其軸線的方向設(shè)有貫通至其內(nèi)孔的第二測(cè)量孔，下連接筒桿的側(cè)壁設(shè)有用于與第二測(cè)量孔對(duì)齊的第二通孔。
[0012]進(jìn)一步地，上連接筒桿的第二端的內(nèi)孔加工有內(nèi)螺紋，沉頭連接頭外周加工有外螺紋，沉頭連接頭與上連接筒桿螺紋連接。
[0013]進(jìn)一步地，下連接筒桿的第二端的內(nèi)孔加工內(nèi)螺紋，螺紋連接頭外周加工有外螺紋，螺紋連接頭與下連接筒桿螺紋連接。
[0014]進(jìn)一步地，第一測(cè)量孔為多個(gè)，沿沉頭連接頭的周向間隔設(shè)置，相應(yīng)地，第一通孔為多個(gè)，沿上連接筒桿的周向間隔設(shè)置。
[0015]進(jìn)一步地，第二測(cè)量孔為多個(gè)，沿螺紋連接頭的周向間隔設(shè)置，相應(yīng)地，第二通孔為多個(gè)，沿下連接筒桿的周向間隔設(shè)置。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗(yàn)方法，應(yīng)用上述的渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗(yàn)工裝，包括:
[0017]將渦輪螺栓經(jīng)工裝接入循環(huán)疲勞試驗(yàn)機(jī)；
[0018]熱電偶經(jīng)工裝接觸渦輪螺栓進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)。
[0019]進(jìn)一步地，將渦輪螺栓經(jīng)工裝接入循環(huán)疲勞試驗(yàn)機(jī)包括:
[0020]將上連接筒桿安裝到上夾頭，將下連接筒桿安裝到下夾頭；
[0021 ]將螺紋連接頭的裝入下連接筒桿，直至第二測(cè)量孔與第二通孔重合；
[0022]將渦輪螺栓的螺紋端從沉頭連接頭的內(nèi)孔插入，使渦輪螺栓的沉頭端沉入沉頭連接頭內(nèi)，并經(jīng)沉頭連接頭帶動(dòng)渦輪螺栓一起裝入上連接筒桿，直至第一測(cè)量孔與第一通孔重合；
[0023]將渦輪螺栓的螺紋端旋入螺紋連接頭的內(nèi)孔以螺紋連接。
[0024]進(jìn)一步地，熱電偶經(jīng)工裝接觸渦輪螺栓進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)包括:
[0025]將用來測(cè)頭部溫度的熱電耦的焊接點(diǎn)一端從上連接筒桿的第一通孔插入，通過第一測(cè)量孔與渦輪螺栓的沉頭端接觸，并熱電耦固定在上連接筒桿上；
[0026]將用來測(cè)尾部溫度的熱電耦的焊接點(diǎn)一端從下連接筒桿的第二通孔插入，通過第二測(cè)量孔與渦輪螺栓的螺紋端接觸，并將熱電耦固定在下連接筒桿上；
[0027]將用來測(cè)中部溫度的熱電耦的焊接點(diǎn)固定至渦輪螺栓試驗(yàn)件的中部。
[0028]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0029]本發(fā)明渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗(yàn)工裝，無需借助外界其他機(jī)構(gòu)即可方便快捷地將渦輪螺栓安裝至循環(huán)疲勞試驗(yàn)機(jī)上，且該工裝方便熱電偶測(cè)量端的焊接點(diǎn)直接接觸到渦輪螺栓的頭部、中部及尾部，滿足高低溫循環(huán)疲勞試驗(yàn)時(shí)對(duì)多個(gè)截面溫度同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的需求，且本發(fā)明工裝的各部件分開設(shè)計(jì)制造，易于安裝試樣并靈活適應(yīng)不同的循環(huán)疲勞試驗(yàn)設(shè)備；充分考慮了工裝夾具材料本身適合高溫下的疲勞強(qiáng)度，同時(shí)由于高溫低循環(huán)疲勞容易造成與渦輪螺栓的沉頭端接觸及螺紋端連接的部位變形損壞，分別設(shè)計(jì)專用接頭和連接筒，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)量進(jìn)行配備加工，試驗(yàn)中如損壞可即時(shí)更換，維護(hù)簡(jiǎn)單便利。
[0030]本發(fā)明渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗(yàn)方法，通過采用上述渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗(yàn)工裝將渦輪螺栓試驗(yàn)件安裝至循環(huán)疲勞試驗(yàn)機(jī)上，且在試驗(yàn)過程中通過熱電偶焊接點(diǎn)對(duì)渦輪螺栓的頭部、中部及尾部三個(gè)截面同時(shí)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，解決了傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)用渦輪螺栓由于型面復(fù)雜難以進(jìn)行疲勞試驗(yàn)及無法在高溫環(huán)境下同時(shí)對(duì)兩個(gè)以上截面進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)的問題，給發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件材料和零件本身的疲勞安全強(qiáng)度提供可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0031]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0032]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0033]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗(yàn)工裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例上連接筒桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例下連接筒桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例沉頭連接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖5是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例螺紋連接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]附圖標(biāo)記說明:
[0039]1、下連接筒桿;2、螺紋連接頭;3、渦輪螺栓；
[0040]4、沉頭連接頭;41、縮口段；
[0041]5、上連接筒桿;6、上夾頭；
[0042]7、第一測(cè)溫點(diǎn);8、第一通孔;9、第一測(cè)量孔；
[0043]10、第二測(cè)溫點(diǎn)；11、第三測(cè)溫點(diǎn)；12、第二通孔；
[0044]13、第二測(cè)量孔;14、下夾頭。
【具體實(shí)施方式】
[0045]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0046]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗(yàn)工裝，用于將渦輪螺栓3安裝至循環(huán)疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行循環(huán)疲勞試驗(yàn)，本實(shí)施例渦輪螺栓3為發(fā)動(dòng)機(jī)用渦輪螺栓，為了保證其使用壽命，需進(jìn)行高溫強(qiáng)度及疲勞比對(duì)試驗(yàn)，分析不同材料的渦輪螺栓的高溫靜態(tài)強(qiáng)度及疲勞壽命是否符合設(shè)計(jì)要求的安全水平。本實(shí)施例渦輪螺栓3—端為螺紋端、另一端為沉頭端，循環(huán)疲勞試驗(yàn)機(jī)上設(shè)有相對(duì)設(shè)置的上夾頭6、下夾頭14;參照?qǐng)D1，本實(shí)施例工裝包括:
[0047]上連接筒桿5，其設(shè)有與上夾頭6相連的第一端及與沉頭連接頭4相連的第二端；
[0048]沉頭連接頭4，與上連接筒桿5的第二端相連，沉頭連接頭4的內(nèi)孔設(shè)有呈縮口結(jié)構(gòu)以對(duì)渦輪螺栓3的沉頭端進(jìn)行定位及支撐的縮口段41;
[0049]下連接筒桿1，其設(shè)有與下夾頭14相連的第一端及與螺紋連接頭2相連的第二端；
[0050]螺紋連接頭2，與下連接筒桿1的第二端相連，螺紋連接頭2的內(nèi)孔加工有與渦輪螺栓3的螺紋端相配合的內(nèi)螺紋；
[0051]沉頭連接頭4的側(cè)壁沿垂直其軸線的方向設(shè)有貫通至其內(nèi)孔的第一測(cè)量孔9，上連接筒桿5的側(cè)壁設(shè)有用于與第一測(cè)量孔9對(duì)齊的第一通孔8;
[0052]螺紋連接頭2的側(cè)壁沿垂直其軸線的方向設(shè)有貫通至其內(nèi)孔的第二測(cè)量孔13，下連接筒桿1的側(cè)壁設(shè)有用于與第二測(cè)量孔13對(duì)齊的第二通孔12。
[0053]本實(shí)施例渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗(yàn)工裝，無需借助外界其他機(jī)構(gòu)即可方便快捷地將渦輪螺栓3安裝至循環(huán)疲勞試驗(yàn)機(jī)上，且該工裝上設(shè)置第一測(cè)量孔9、第一通孔8及第二測(cè)量孔13、第二通孔12，方便熱電偶測(cè)量端的焊接點(diǎn)直接接觸到安裝至循環(huán)疲勞試驗(yàn)機(jī)上的渦輪螺栓的頭部、尾部，滿足高低溫循環(huán)疲勞試驗(yàn)時(shí)對(duì)多個(gè)截面溫度同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的需求，且本實(shí)施例工裝的各部件分開設(shè)計(jì)制造，易于安裝試樣并靈活適應(yīng)不同的循環(huán)疲勞試驗(yàn)設(shè)備；充分考慮了工裝夾具材料本身適合高溫下的疲勞強(qiáng)度，同時(shí)由于高