Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для закрепления рабочей лопатки турбомашины с замковым элементом при усталостных испытаниях

Изобретение относится к конструированию приспособлений для закрепления рабочих лопаток турбомашины на вибростенде при усталостных испытаниях.

В качестве наиболее близкого аналога выбрано устройство для закрепления рабочей лопатки турбомашины с замковым элементом при усталостных испытаниях, содержащее корпус, жестко закрепленный на вибростоле с помощью кронштейна, зажим с элементами фиксации, расположенный на корпусе, при этом в зажиме выполнен паз, повторяющий замковую часть лопатки (патент RU №2029269, G01M 3/04, 20.02.1995 г.).

Основным недостатком известного технического решения является нагрев приспособления при усталостных испытаниях рабочей лопатки при эксплуатационных температурах, что снижает жесткость элементов приспособления в процессе испытаний, то есть меняет собственные частоты объекта испытаний и требует дополнительной настройки вибростенда, при этом элементы устройства, подверженные тепловому воздействию, необходимо выполнять из жаропрочных материалов.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение влияния температуры испытаний на жесткость устройства и расширение номенклатуры применяемых материалов для производства его элементов.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного устройства, является снижение температуры элементов устройства в процессе усталостных испытаний рабочей лопатки, что, как следствие, обеспечит меньшее изменение жесткости элементов устройства в условиях усталостных испытаний рабочей лопатки при высоких температурах, то есть сузит диапазон изменения собственной частоты колебания объекта испытания на вибростенде, что упрощает проведение испытания, а также позволяет использовать конструкционные стали для изготовления элементов устройства при сохранении надежности закрепления рабочей лопатки в последнем, что снижает стоимость приспособления, и себестоимость испытаний в целом.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что устройство для закрепления рабочей лопатки турбомашины с замковым элементом при усталостных испытаниях содержит корпус, жестко закрепленный на вибростоле с помощью кронштейна, зажим с элементами фиксации, расположенный на корпусе, при этом в зажиме выполнен паз, повторяющий замковую часть лопатки, при этом оно снабжено гибким шлангом, закрепленным на корпусе при помощи резьбового соединения, полостью, выполненной в корпусе, в корпусе рядом с зажимом выполнены отверстия, соединяющие полую часть с атмосферой, элементы фиксации расположены между пазом и полой частью корпуса, а зажим состоит из двух частей, одна из которых выполнена подвижной, с возможностью съема и содержит зацеп, а другая является частью корпуса и содержит выемку, повторяющую своей формой зацеп.

Кроме того, полость в корпусе выполнена цилиндрической, на наружной поверхности которой выполнена резьба для соединения с гибким шлангом.

Кроме того, по меньшей мере одно отверстие выполнено наклонным.

Снабжение устройства гибким шлангом, закрепленным на корпусе при помощи резьбового соединения, полостью, выполненной в корпусе и выполнение отверстий в последнем, рядом с зажимом, соединяющие полую часть с атмосферой, обеспечивает возможность охладить элементы приспособления, подверженные нагреву в процессе усталостных испытаний рабочей лопатки, что позволяет использовать конструкционные стали для изготовления элементов устройства и, при этом, надежно фиксировать рабочую лопатку, а также свести к минимуму изменение собственных частот колебаний объекта испытаний от влияния градиента температуры, что упрощает испытания, снижает стоимость устройства и себестоимость испытаний в целом.

Расположение элементов фиксации между пазом и полой частью корпуса позволяет их охладить, что позволяет использовать конструкционные стали для изготовления элементов фиксации и, при этом, надежно крепить рабочую лопатку, что снижает стоимость устройства и себестоимость испытаний в целом.

Выполнение зажима из двух частей, одна из которых выполнена подвижной, с возможностью съема и содержит зацеп, а другая является частью корпуса и содержит выемку, повторяющую своей формой зацеп, позволяет надежно фиксировать рабочую лопатку в устройстве в процессе усталостных испытаний.

Выполнение полости в корпусе цилиндрической, на наружной поверхности которой выполнена резьба для соединения с гибким шлангом позволяет более равномерно подводить, например, охлаждающий воздух в зону, подверженную температурному воздействию при усталостных испытаниях рабочей лопатки, что позволяет использовать конструкционные стали для изготовления элементов устройства и, при этом, надежно фиксировать рабочую лопатку, а также свести к минимуму изменение собственных частот колебаний объекта испытаний от влияния градиента температуры, что упрощает испытания, снижает стоимость устройства и себестоимость испытаний в целом.

Выполнение по меньшей мере одного отверстия наклонным позволяет подвести, например, охлаждающий воздух к максимально подверженной нагреву зоне устройства, что позволяет использовать конструкционные стали для изготовления элементов устройства и, при этом, надежно фиксировать рабочую лопатку, а также свести к минимуму изменение собственных частот колебаний объекта испытаний от влияния градиента температуры, что упрощает испытания, снижает стоимость устройства и себестоимость испытаний в целом.

Сущность настоящего изобретения поясняется чертежом, на котором представлено устройство для закрепления рабочей лопатки турбомашины с замковым элементом при усталостных испытаниях.

В частном случае реализации устройство для закрепления рабочей лопатки турбомашины с замковым элементом при усталостных испытаниях содержит корпус 1, установленный на вибростоле 2 вибростенда посредством разъемного кронштейна 3, зажим 4 с элементами фиксации 5, расположенный на корпусе 1, при этом в зажиме 4 выполнен паз 6, повторяющий своей формой замковую часть рабочей лопатки. В частном случае реализации корпус 1 выполнен цилиндрическим. Зажим 4 выполнен состоящим из двух частей. Первая часть зажима 4 выполнена подвижной и съемной, при этом на подвижной части 7 зажима 4 выполнен зацеп 8. Вторая часть зажима 4 выполнена зацело с корпусом 1 и содержит выемку 9, повторяющей своей формой зацеп 8, и предназначенную для более надежного крепления рабочей лопатки. Фиксируется подвижная часть 7 на корпусе 1 при помощи элементов фиксации 5, например, болтами.

В противоположной зажиму 4 части корпуса 1 выполнена цилиндрическая полость 10, к которой при помощи резьбового соединения присоединен гибкий шланг 11, предназначенный для подвода охлаждающего воздуха. При этом в корпусе 1 со стороны зажима 4 выполнены отверстия 12, соединяющие полость 10 с атмосферой.

Сборка устройства осуществляется следующим образом: на зафиксированный на вибростоле 2 кронштейн 3 устанавливают корпус 1. Далее устанавливают рабочую лопатку в паз 6 и крепят ее в зажиме 4 при помощи элемента фиксации 5. При затяжке элемента фиксации 5 подвижная часть 7 зажима 4 упирается в корпус 1 сначала зацепом 8, что позволяет более надежно зафиксировать рабочую лопатку в пазе 6 зажима 4. После подсоединяют при помощи резьбового соединения гибкий шланг 11.

При усталостных испытаниях подают охлаждающий воздух в полость 10 корпуса 1 посредством гибкого шланга 11. Рабочую лопатку нагревают до рабочей температуры. Вибростенд настраивают на резонансный режим испытаний рабочей лопатки. При этом температура элементов устройства, подверженных воздействию температуры от нагревателя, не превышает максимально допустимой рабочей температуры применяемых материалов. Это достигается путем выдувания охлаждающего воздуха из отверстий 12, выполненных в корпусе 1 в области зажима 4. Для более равномерного охлаждения элементов устройства некоторые отверстия 12 выполнены наклонными. Эффективность охлаждения также может регулироваться расходом охлаждающего воздуха.

Исполнение заявленной конструкции охлаждаемой позволяет использовать конструкционные стали для изготовления элементов устройства и, при этом, надежно фиксировать рабочую лопатку, а также свести к минимуму изменение собственных частот колебаний объекта испытаний от влияния градиента температуры на элементах устройства, что упрощает испытания, снижает стоимость устройства и себестоимость испытаний в целом.