一种钛合金燃烧试验件结构的制作方法
【技术领域】
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[0001]本实用新型属于航空发动机领域，涉及一种摩擦法钛合金燃烧试验件结构。
【背景技术】
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[0002]航空发动机压气机发生钛火故障主要原因是压气机转静子构件相互碰磨，在压气机高温、高压和高流速条件下发生钛合金燃烧，烧毁发动机。钛合金摩擦燃烧试验方法模拟了发动机压气机钛合金转、静子构件之间因碰磨产生钛火过程，可用于研宄钛合金燃烧条件及防治措施。
[0003]摩擦法实现钛合金燃烧的试验件结构在俄罗斯和我国(我国引进了俄罗斯试验设备，沿用其试验件结构)采用，转子试验件为锥型平板结构，静子试验件为带孔的平板结构，转子件锥尖与静子件的孔对偶碰磨，摩擦产生热量，在补给氧气作用下摩擦热引发试验件发生燃烧。锥型结构试验件线速度小，摩擦生成热量小，需要在补给氧气作用下才能发生燃烧，同时锥型结构导致在摩擦处产生较大的应力。补给氧气的环境和较大的应力与真实发动机压气机发生钛火的空气环境和摩擦受力状态差异很大，研宄成果不能直接工程应用于航空发动机。
【发明内容】
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[0004](I)发明目的:
[0005]设计一种摩擦法钛合金燃烧试验件结构，模拟发动机压气机转静子构件碰磨，使摩擦部位具有较大的线速度、产生较大的摩擦热，提高试验件温度，再现模拟压气机环境下的钛合金燃烧故障，以便开展钛合金燃烧特点及防治等研宄。
[0006]本实用新型提供了一种钛合金燃烧试验件结构，其特征在于，包括环件结构(I)和平面件结构(2)，
[0007]环件结构包括摩擦环(1-1)和安装座(1-2)，摩擦环为圆环形结构，摩擦环固定于安装座正上方，安装座通过紧固件连接到实验设备上，
[0008]平面件结构包括摩擦面(2-1)和固定座(2-2)，摩擦面为平面结构，摩擦面固定于固定座正上方，固定座通过紧固件连接到实验设备上
[0009]摩擦环(1-1)与摩擦面(2-1)在空间内正对布置，实现摩擦环(1-1)与摩擦面(2-1)的接触摩擦生热。
[0010]进一步的，摩擦环采用双层环状结构，包括摩擦外环(1-1-1)和摩擦内环(1-1-2)，在摩擦外环(1-1-1)和摩擦内环(1-1-2)之间形成空腔。摩擦外环(1-1-1)和摩擦内环(1-1-2)同时与摩擦面(2-1)摩擦生热，外部环境被摩擦外环(1-1-1)阻挡，减少散热，利于摩擦内环(1-1-2)和空腔气体温度上升。
[0011]进一步的，摩擦环(1-1)上设有缺口，利于摩擦环(1-1)内部氧气补充。
[0012]进一步的，摩擦外环(1-1-1)和摩擦内环(1-1-2)的高度不一致。摩擦内环(1-1-2)半径小于摩擦外环(1-1-1)，同等条件下与摩擦面(2-1)摩擦生热量小，当摩擦内环(1-1-2)高于摩擦外环(1-1-1)，则摩擦内环(1-1-2)先与摩擦面(2-1)摩擦生热积累热量。
[0013]进一步的，摩擦环(1-1)环高相对于安装座(1-2)呈波浪形，可实现摩擦环(1-1)与摩擦面(2-1)局部碰磨。
[0014]进一步的，摩擦面(2-1)与摩擦环(1-1)端面对应的位置设有部分凸起，可实现摩擦面(2-1)与摩擦环(1-1)局部碰磨。
[0015]摩擦法钛合金燃烧试验件结构技术方案，由转子试验件和静子试验件组成。试验件模拟发动机转静子结构，设计为双环结构和圆盘结构，转静子试验件安装座相同，可相互调换，分别模拟不同的碰磨形式；设备允许条件下静子件可反向旋转，进一步提高摩擦线速度。双环结构和圆盘结构摩擦副具有更好的刚度，接触外径及接触面积大，线速度高，可持续碰磨；转子件高速旋转与静子件碰磨生热，双环与圆盘碰磨具有两处热源，使试验件快速升温，在模拟压气机的的高温、高压、高流速环境下再现钛合金燃烧。
[0016]a)设计的新型模拟转静子结构可互换，分别模拟发动机转子叶片与静子机匣、转子鼓筒与静子叶片的碰磨现象；
[0017]b)在模拟压气机环境下可实现钛合金燃烧。
【附图说明】
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[0018]图1和图2是本专利试验件结构示意图。
[0019]图3是考虑进一步模拟叶片结构形式。
[0020]图4是本专利试验件在试验设备上的位置关系。
【具体实施方式】
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[0021]假定图1为转子试验件，图2为静子试验件。
[0022]参阅附图1和2，一种钛合金燃烧试验件结构，其特征在于，包括环件结构I和平面件结构2，
[0023]环件结构包括摩擦环1-1和安装座1-2，摩擦环为圆环形结构，摩擦环固定于安装座正上方，安装座通过紧固件连接到实验设备上，
[0024]平面件结构包括摩擦面2-1和固定座2-2，摩擦面为平面结构，摩擦面固定于固定座正上方，固定座通过紧固件连接到实验设备上
[0025]摩擦环1-1端面与摩擦面2-1在空间内正对布置。
[0026]进一步的，摩擦环采用双层环状结构，包括摩擦外环1-1-1和摩擦内环1-1-2，在摩擦外环1-1-1和摩擦内环1-1-2之间形成空腔。
[0027]进一步的，摩擦环1-1上设有缺口。
[0028]进一步的，摩擦外环1-1-1和摩擦内环1-1-2的高度不一致。
[0029]摩擦环1-1与摩擦面2-1在空间内正对布置，实现摩擦环1-1与摩擦面2-1的接触摩擦生热。
[0030]进一步的，摩擦环采用双层环状结构，包括摩擦外环1-1-1和摩擦内环1-1-2，在摩擦外环1-1-1和摩擦内环1-1-2之间形成空腔。摩擦外环1-1-1和摩擦内环1-1-2同时与摩擦面2-1摩擦生热，外部环境被摩擦外环1-1-1阻挡，减少散热，利于摩擦内环1-1-2和空腔气体温度上升。
[0031]摩擦环1-1上设有缺口，利于摩擦环1-1内部氧气补充。开缺口数量根据实际情况调整。
[0032]摩擦外环1-1-1和摩擦内环1-1-2的高度不一致。摩擦内环1-1-2半径小于摩擦外环1-1-1，同等条件下与摩擦面2-1摩擦生热量小，当摩擦内环1-1-2高于摩擦外环1-1-1，则摩擦内环1-1-2先与摩擦面2-1摩擦生热积累热量。
[0033]摩擦环1-1环高相对于安装座1-2呈波浪形，可实现摩擦环1-1与摩擦面2-1局部碰磨。
[0034]进一步的，摩擦面2-1上设有凸起，可实现摩擦面2-1与摩擦环1-1局部碰磨。
[0035]转子试验件在电机驱动下高速旋转，保持轴向位置不动；静子试验件在推力作用下，沿轴向向转子件移动直至碰磨产生摩擦热，持续碰磨使转静子热量逐渐累计，在模拟压气机的的高温、高压、高流速环境下再现钛合金燃烧。
【主权项】
1.一种钛合金燃烧试验件结构，其特征在于，包括环件结构(I)和平面件结构(2)， 环件结构包括摩擦环(1-1)和安装座(1-2)，摩擦环为圆环形结构，摩擦环固定于安装座正上方，安装座通过紧固件连接到实验设备上， 平面件结构包括摩擦面(2-1)和固定座(2-2)，摩擦面为平面结构，摩擦面固定于固定座正上方，固定座通过紧固件连接到实验设备上， 摩擦环(1-1)端面与摩擦面(2-1)在空间内正对布置。
2.根据权利要求1所述的钛合金燃烧试验件结构，其特征在于，摩擦环采用双层环状结构，包括摩擦外环(1-1-1)和摩擦内环(1-1-2)，在摩擦外环(1-1-1)和摩擦内环(1-1-2)之间形成空腔。
3.根据权利要求1所述的钛合金燃烧试验件结构，其特征在于，摩擦环(1-1)上设有缺□ O
4.根据权利要求1所述的钛合金燃烧试验件结构，其特征在于，摩擦外环(1-1-1)和摩擦内环(1-1-2)的高度不一致。
5.根据权利要求1所述的钛合金燃烧试验件结构，其特征在于，摩擦环(1-1)环高相对于安装座(1-2)呈波浪形。
6.根据权利要求1所述的钛合金燃烧试验件结构，其特征在于，摩擦面(2-1)与摩擦环(1-1)端面对应的位置设有部分凸起。
【专利摘要】本实用新型提供了一种钛合金燃烧试验件结构，其特征在于，包括环件结构(1)和平面件结构(2)，环件结构包括摩擦环(1-1)和安装座(1-2)，摩擦环为圆环形结构，摩擦环固定于安装座正上方，安装座通过紧固件连接到实验设备上，平面件结构包括摩擦面(2-1)和固定座(2-2)，摩擦面为平面结构，摩擦面固定于固定座正上方，固定座通过紧固件连接到实验设备上，摩擦环(1-1)端面与摩擦面(2-1)在空间内正对布置。
【IPC分类】G01N25-26, G01N1-28, G01M15-02
【公开号】CN204302212
【申请号】CN201420794779
【发明人】王标, 吴长波, 钟燕, 周稳静, 邢鹏, 陈玉龙
【申请人】中国燃气涡轮研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月15日