渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗工裝及試驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬力學試驗領(lǐng)域，特別地，涉及一種渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗工裝及試驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機使用的渦輪螺栓，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，設計需考慮對加工零件進行高溫強度及疲勞比對試驗，分析不同材料渦輪螺栓的高溫靜態(tài)強度及疲勞壽命是否符合設計要求的安全水平。由于該渦輪螺栓型面較為復雜，一頭為英制螺紋，另一頭為復雜的球面沉頭，尺寸精度較高，進行高溫低循環(huán)疲勞試驗時，需在高溫環(huán)境下同時監(jiān)控兩個以上截面的溫度，并需要特殊工裝夾具精確配合實際零件復雜的形狀和尺寸。目前，實驗室只有針對材料進行標準試樣試驗的能力，無進行設計所要求試驗的特種強度和高溫低循環(huán)疲勞試驗工裝夾具，無法完成該類特種試驗。

【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)疲勞試驗工裝及試驗方法，以解決現(xiàn)有的渦輪螺栓由于型面復雜導致無法按要求進行強度及高低溫循環(huán)疲勞試驗的技術(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)明的一個方面，提供一種渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗工裝，用于將渦輪螺栓安裝至循環(huán)疲勞試驗機上進行循環(huán)疲勞試驗，渦輪螺栓一端為螺紋端、另一端為沉頭端，循環(huán)疲勞試驗機上設有相對設置的上夾頭、下夾頭;該工裝包括:
[0006]上連接筒桿，其設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)孔設有呈縮口結(jié)構(gòu)以對渦輪螺栓的沉頭端進行定位及支撐的縮口段；
[0008]下連接筒桿，其設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有貫通至其內(nèi)孔的第一測量孔，上連接筒桿的側(cè)壁設有用于與第一測量孔對齊的第一通孔；
[0011]螺紋連接頭的側(cè)壁沿垂直其軸線的方向設有貫通至其內(nèi)孔的第二測量孔，下連接筒桿的側(cè)壁設有用于與第二測量孔對齊的第二通孔。
[0012]進一步地，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]進一步地，第一測量孔為多個，沿沉頭連接頭的周向間隔設置，相應地，第一通孔為多個，沿上連接筒桿的周向間隔設置。
[0015]進一步地，第二測量孔為多個，沿螺紋連接頭的周向間隔設置，相應地，第二通孔為多個，沿下連接筒桿的周向間隔設置。
[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)疲勞試驗方法，應用上述的渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗工裝，包括:
[0017]將渦輪螺栓經(jīng)工裝接入循環(huán)疲勞試驗機；
[0018]熱電偶經(jīng)工裝接觸渦輪螺栓進行實時溫度監(jiān)測。
[0019]進一步地，將渦輪螺栓經(jīng)工裝接入循環(huán)疲勞試驗機包括:
[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)沉頭連接頭帶動渦輪螺栓一起裝入上連接筒桿，直至第一測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]進一步地，熱電偶經(jīng)工裝接觸渦輪螺栓進行實時溫度監(jiān)測包括:
[0025]將用來測頭部溫度的熱電耦的焊接點一端從上連接筒桿的第一通孔插入，通過第一測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]將用來測尾部溫度的熱電耦的焊接點一端從下連接筒桿的第二通孔插入，通過第二測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]將用來測中部溫度的熱電耦的焊接點固定至渦輪螺栓試驗件的中部。
[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)疲勞試驗工裝，無需借助外界其他機構(gòu)即可方便快捷地將渦輪螺栓安裝至循環(huán)疲勞試驗機上，且該工裝方便熱電偶測量端的焊接點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)疲勞試驗時對多個截面溫度同時進行監(jiān)測的需求，且本發(fā)明工裝的各部件分開設計制造，易于安裝試樣并靈活適應不同的循環(huán)疲勞試驗設備；充分考慮了工裝夾具材料本身適合高溫下的疲勞強度，同時由于高溫低循環(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，分別設計專用接頭和連接筒，根據(jù)試驗數(shù)量進行配備加工，試驗中如損壞可即時更換，維護簡單便利。
[0030]本發(fā)明渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗方法，通過采用上述渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗工裝將渦輪螺栓試驗件安裝至循環(huán)疲勞試驗機上，且在試驗過程中通過熱電偶焊接點對渦輪螺栓的頭部、中部及尾部三個截面同時進行溫度監(jiān)測，解決了傳統(tǒng)的發(fā)動機用渦輪螺栓由于型面復雜難以進行疲勞試驗及無法在高溫環(huán)境下同時對兩個以上截面進行溫度監(jiān)測的問題，給發(fā)動機的重要部件材料和零件本身的疲勞安全強度提供可靠的試驗數(shù)據(jù)。
[0031]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0032]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0033]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗工裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實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)選實施例螺紋連接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]附圖標記說明:
[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、第一測溫點;8、第一通孔;9、第一測量孔；
[0043]10、第二測溫點；11、第三測溫點；12、第二通孔；
[0044]13、第二測量孔;14、下夾頭。
【具體實施方式】
[0045]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0046]本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一種渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗工裝，用于將渦輪螺栓3安裝至循環(huán)疲勞試驗機上進行循環(huán)疲勞試驗，本實施例渦輪螺栓3為發(fā)動機用渦輪螺栓，為了保證其使用壽命，需進行高溫強度及疲勞比對試驗，分析不同材料的渦輪螺栓的高溫靜態(tài)強度及疲勞壽命是否符合設計要求的安全水平。本實施例渦輪螺栓3—端為螺紋端、另一端為沉頭端，循環(huán)疲勞試驗機上設有相對設置的上夾頭6、下夾頭14;參照圖1，本實施例工裝包括:
[0047]上連接筒桿5，其設有與上夾頭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)孔設有呈縮口結(jié)構(gòu)以對渦輪螺栓3的沉頭端進行定位及支撐的縮口段41;
[0049]下連接筒桿1，其設有與下夾頭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有貫通至其內(nèi)孔的第一測量孔9，上連接筒桿5的側(cè)壁設有用于與第一測量孔9對齊的第一通孔8;
[0052]螺紋連接頭2的側(cè)壁沿垂直其軸線的方向設有貫通至其內(nèi)孔的第二測量孔13，下連接筒桿1的側(cè)壁設有用于與第二測量孔13對齊的第二通孔12。
[0053]本實施例渦輪螺栓高低溫循環(huán)疲勞試驗工裝，無需借助外界其他機構(gòu)即可方便快捷地將渦輪螺栓3安裝至循環(huán)疲勞試驗機上，且該工裝上設置第一測量孔9、第一通孔8及第二測量孔13、第二通孔12，方便熱電偶測量端的焊接點直接接觸到安裝至循環(huán)疲勞試驗機上的渦輪螺栓的頭部、尾部，滿足高低溫循環(huán)疲勞試驗時對多個截面溫度同時進行監(jiān)測的需求，且本實施例工裝的各部件分開設計制造，易于安裝試樣并靈活適應不同的循環(huán)疲勞試驗設備；充分考慮了工裝夾具材料本身適合高溫下的疲勞強度，同時由于高