一种热疲劳试验装置及包含其的试验方法与流程

1.本发明属于航空发动机领域，尤其涉及一种热疲劳试验装置及包含其的试验方法。


背景技术：

2.中国专利文献cn106383143a公开了“一种转盘式热障涂层热疲劳试验装置”，如图1所示，该装置包括支撑平台1、试样安装座2、试样夹具3、恒星-行星齿轮机构4、间隙调节机构5、试样6、驱动电机7、万向节8、进气管9、挡烟板10。试样安装座2安装于支撑平台1上，试样安装座包括旋转支撑盘与底座，旋转支撑盘具有转动副，并与底座周向采用篦齿结构连接密封。旋转支撑盘周向上设计有试样安装孔，试样安装孔内安装有试样夹具3，试样夹具3用于试样的夹装。旋转支撑盘通过驱动电机7驱动转动，可以使试样发生公转。同时，试样夹具底端套接有恒星-行星齿轮机构4，使试样公转的同时进行自转。这种热疲劳试验装置可以实现多个试样在高温燃气下的热疲劳寿命研究，被测试样处于均匀统一的燃气环境中，所得实验数据相比普通电阻丝加热所得的要更接近实际发动机工况。
3.但是，采用上述装置进行高温燃气环境耐久性试验时存在以下问题：1.受出口高温燃气火焰束斑宽度大小限制，实际燃气火焰并不能完全覆盖转盘上的所有试样。若火焰束斑宽度小于转盘直径尺寸，则试样在随转盘转动过程中必然会离开火焰覆盖范围，试验环境统一性受到影响。2.若使所有试样均处于火焰覆盖范围内，转盘大小则将受到火焰束斑直径限制，使得转盘能够装夹的试样数量有限，影响试验效率。上述问题将导致转盘式装置难以同时满足试验环境参数可控和高效率试验的要求。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中高温燃气环境耐久性试验中，试样无法被火焰全覆盖从而影响试验环境统一性，并且缩减转盘尺寸虽然能够使得试样被火焰全覆盖但使得转盘能够装夹的试样数量有限，影响试验效率的缺陷，提供一种热疲劳试验装置及包含其的试验方法。
5.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
6.一种热疲劳试验装置，包括燃烧器、工装夹具，所述热疲劳试验装置还包括：第一链轮和第二链轮，所述第一链轮和所述第二链轮分别沿所述燃烧器的火焰方向设置；且所述第一链轮的直径小于等于所述燃烧器的火焰在所述第一链轮处的宽度；所述第二链轮的直径小于等于所述燃烧器的火焰在所述第二链轮处的宽度；滚子链条，所述滚子链条跨绕在所述第一链轮和所述第二链轮上，并与各链轮的轮齿相互啮合；所述工装夹具安装在所述滚子链条上。
7.本技术方案中，可以保证试样在移动过程始终处于燃气火焰内，使试样处于更稳定的考核环境，以便获得更为精准的试验结果和分析结果，相比于现有技术改善了改善试验效果，链条传动的设计可以在保证试样在火焰全覆盖的条件下装夹更多试样，且链条式
结构装卸方便，能够提高试验效率。
8.较佳地，所述第一链轮设置在靠近所述燃烧器的一侧；所述第二链轮设置在远离所述燃烧器的一侧。
9.较佳地，所述第一链轮的直径小于所述第二链轮的直径。
10.本技术方案中，由于第一链轮的直径小于第二链轮的直径，符合火焰形成的锥形形状，使得试样能够被火焰全覆盖。
11.较佳地，所述滚子链条的上表面设有固定槽；所述工装夹具安装在所述固定槽内。
12.本技术方案中，滚子链条表面上设置的固定槽能使工装夹具牢固安装在其中不易滑落。
13.较佳地，所述工装夹具包括外链板；安装槽，用于固定被测试样；销轴，用于链节彼此之间的连接。
14.本技术方案中，能够实现被测试样在滚子链条上的安装固定和同步传动。较佳地，所述装置还包括驱动装置；所述驱动装置包括主动轴；所述第一链轮与主动轴连接。
15.较佳地，所述驱动装置还包括从动轴；所述第二链轮与所述从动轴连接。
16.本技术方案中，驱动装置能够保证链轮和滚子链条能够同步传动、稳定运行。
17.较佳地，所述驱动装置为电机。
18.本技术方案中，电机具有能够软启软停、制动特性好；可靠性高，稳定性好，适应性强，维修与保养简单的优点。
19.较佳地，所述装置还包括红外测温仪，所述红外测温仪，用于实时记录试样表面温度；所述红外测温仪安装在所述燃烧器上。
20.本技术方案能够监测考核过程中的温度变化。
21.本发明还提供一种热疲劳试验方法，其使用如上述所述的热疲劳试验装置，所述热疲劳试验方法具体包括以下步骤：
22.将所述工装夹具安装在所述滚子链条上，将试样安装在工装夹具上；打开所述燃烧器和所述驱动装置使试样随着滚子链条的运动轨迹围绕所述第一链轮和所述第二链轮同步传动，并均匀受热。
23.本发明的积极进步效果在于：通过设计链条式传动机构及其与火焰的相对位置，在出口燃气火焰直径一定的情况，可以使被测试样始终在喷射燃气火焰形成的锥形区域内随链条的运动轨迹同步传动。上述设计效果可以保证试样在移动过程始终处于燃气火焰覆盖范围内，使被测试样处于更稳定的考核环境，以便获得更为精准的试验结果和分析结果，改善试验效果，链条传动的设计在保证火焰全覆盖的条件同时可以装夹更多试样，装卸方便，提高了试验效率。本装置还配置有红外测温仪，可以实时记录试样表面温度以监测考核过程中的温度变化。
附图说明
24.图1为现有技术中的转盘式热障涂层热疲劳试验装置整体结构示意图；
25.图2为本发明的实施例1的热疲劳试验装置整体结构示意图；
26.图3为本发明的实施例1的热疲劳试验装置爆炸图；
27.图4为本发明的实施例1的滚子链节上工装夹具剖面示意图；
28.图5为本发明的实施例1的热疲劳试验装置俯视图。
29.附图标记说明：
30.现有技术
31.支撑平台1
32.试样安装座2
33.试样夹具3
34.恒星-行星齿轮机构4
35.间隙调节机构5
36.试样6
37.驱动电机7
38.万向节8
39.进气管9
40.挡烟板10
41.本发明
42.试样1
43.滚子链条2
44.工装夹具21
45.安装槽211
46.销轴22
47.外链板23
48.内含电机及转动轴承的底座3
49.第一链轮31
50.第二链轮32
51.第一转轴311
52.第二转轴321
53.燃烧器4
54.红外测温仪5
具体实施方式
55.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
56.实施例1
57.如图2-图5所示，一种热疲劳试验装置，包括燃烧器4、工装夹具21，还包括第一链轮31和第二链轮32，第一链轮31和第二链轮32沿燃烧器火焰方向设置；且第一链轮31的直径小于等于燃烧器4火焰在第一链轮31的宽度；第二链轮32的直径小于等于燃烧器4火焰在第二链轮32的宽度；该装置还包括滚子链条2，滚子链条2跨绕在第一链轮31和第二链轮32上与链轮轮齿相互啮合，滚子链条2上设有固定槽，工装夹具21安装在固定槽内。
58.第一链轮31设置在靠近燃烧器4的一侧，第二链轮32设置在远离所述燃烧器4的一侧且第一链轮31的直径小于第二链轮32的直径。由于第一链轮的直径小于第二链轮的直
径，符合火焰形成的锥形形状(对应图5的虚线)，使得试样能够被火焰全覆盖。
59.需要说明的是，这里第一链轮第二链轮没有先后关系，第一链轮也可设置在远离燃烧器的一侧，第二链轮则设置在靠近燃烧器的一侧，两者之间的直径大小根据燃烧器出口的火焰形成束斑决定，只要能使第一链轮和第二链轮能被火焰全覆盖即可。
60.本技术方案中，可以保证试样在移动过程始终处于燃气火焰内，使试样处于更稳定的考核环境，以便获得更为精准的试验结果和分析结果，相比于现有技术改善了改善试验效果，链条传动的设计可以在保证试样在火焰全覆盖的条件下装夹更多试样，且链条式结构装卸方便，能够提高试验效率。
61.工装夹具21包括外链板23；安装槽211，用于固定被测试样；销轴22，用于链节彼此之间的连接。
62.该装置还包括内含驱动装置及转动轴承的底座3；所述轴承包括第一转轴311和第二转轴321；其中第一转轴为主动轴，第一链轮31安装在主动轴上；第二转轴为从动轴，第二链轮32安装在从动轴上。
63.驱动装置为电机，电机输出扭矩给第一链轮31使其转动，通过滚子链条2传动动力至第二链轮32带动第二链轮32转动，滚子链条2也将随着两链轮转动而稳定传动。本发明使用电机具有能够软启软停、制动特性好；可靠性高，稳定性好，适应性强，维修与保养简单的优点。
64.需要说明的是，本装置的驱动方式不仅限于此，可替代地，电机输出扭矩给第二链轮32使其转动，通过滚子链条2传动动力至第一链轮31带动第一链轮31转动，滚子链条2也将随着两链轮转动而稳定传动，或者同时驱动第一链轮和第二链轮。只要能实现链轮与链条传动的效果即可。此外，驱动装置也不仅限于电机，只要能驱动链条即可。
65.该装置还包括红外测温仪5，所述红外测温仪，用于实时记录试样表面温度，红外测温仪5安装在燃烧器4上。使得其能够监测考核过程中的温度变化。
66.实施例2
67.本发明还提供一种方法包括使用实施例1的一种热疲劳试验装置，具体包括以下步骤：
68.将工装夹具21安装在滚子链条2上，将试样安装在工装夹具21上；打开燃烧器4和驱动装置使试样随着滚子链条的运动轨迹围绕所述第一链轮31和所述第二链轮32同步传动，并均匀受热。
69.在该步骤之前还包括将第一链轮31和第二链轮32沿燃烧器4火焰方向安装，将滚子链条2跨绕在第一链轮31和第二链轮32上与链轮轮齿相互啮合。
70.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。