Устройство для фиксации элементов турбомашин при усталостных испытаниях на вибростенде
DEVICE FOR FIXING ELEMENTS OF TURBOMACHINES DURING FATIGUE TESTS ON VIBRATION TEST BENCH

Изобретение относится к конструированию приспособлений для закрепления деталей турбомашины на вибростенде при усталостных испытаниях.
В качестве прототипа выбрано замковое устройство для крепления лопаток турбомашин на вибростенд (RU №2189023).
Основными недостатками известного технического решения является возможность проводить испытания на усталость только лопаток турбомашин, невозможность легко изменять положения испытуемой лопатки относительно стола вибростенда, реализация зажима лопатки турбомашины при помощи отдельных, невзаимосвязанных элементов, что затрудняет процесс установки лопатки в замковое устройство.
Задачей предлагаемого изобретения является реализация расширения номенклатуры деталей, которые можно испытывать на вибростенде при помощи заявленного устройства, удобство монтажа испытуемых деталей на вибростенд, надежность закрепления испытуемых деталей с требуемой ориентацией в заявленном приспособлении относительно стола вибростенда.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного устройства, является универсальность заявленного устройства, повышение точности полученных данных в результате испытаний, снижение времени на монтаж/демонтаж испытуемых деталей на вибростенд, надежность фиксации при различных положениях испытуемых деталей в приспособлении относительно направления возбуждающего воздействия при испытании на вибростенде, что упрощает подготовку и проведение испытаний, повышает точность замеряемых параметров, что повышает качество и снижает стоимость испытаний в целом.
Ожидаемый технический результат достигается тем, что устройство для фиксации элементов турбомашин при усталостных испытаниях на вибростенде содержит основание, выполненное с возможностью фиксации на вибростенде, корпус, соединенный с основанием посредством соединения «цилиндрические выступ-паз», с возможностью проворота корпуса в окружном направлении в цилиндрическом пазу, с возможностью фиксации корпуса на основании в требуемом положении, зажимное устройство для фиксации лопаток турбомашин, содержащее подвижный и неподвижный разъемные элементы с образованием зазора между ними, соединенные между собой механизмом, регулирующим величину зазора и усилие прижатия между ними, при этом на каждом из разъемных элементов установлен прижимной элемент, выполненный в виде цилиндрического ролика, на котором выполнена лыска, а на каждом из разъемных элементов, между цилиндрическим роликом и пером испытуемой лопатки, выполнено по меньшей мере по одному выступу, причем выступы подвижного и неподвижного разъемных элементов направлены навстречу друг другу, при этом неподвижный разъемный элемент соединен с корпусом посредством соединения «цилиндрические выступ-сквозное отверстие» соответственно, с возможностью проворота неподвижного разъемного элемента в окружном направлении в цилиндрическом сквозном отверстии и его жесткой фиксации относительно корпуса в требуемом положении, кроме того на торце цилиндрического выступа неподвижного разъемного элемента выполнено резьбовое отверстие для жесткой фиксации элементов турбомашин.
Кроме того, на лысках выполнено рифление.
Снабжение устройства основанием, выполненным с возможностью фиксации на вибростенде, корпус, соединенный с основанием посредством соединения «цилиндрические выступ-паз», с возможностью проворота корпуса в окружном направлении в цилиндрическом пазу, с возможностью фиксации корпуса на основании в требуемом положении, позволяет монтировать/демонтировать корпус относительно основания нежели основание относительно вибростенда, что позволяет осуществлять установку/снятие испытуемой детали более быстро и в более комфортных условиях, а не на вибростенде, при этом ориентировать испытуемые детали в требуемом направлении относительно оси соединения «цилиндрические выступ-паз» и направления действия возбуждающей нагрузки вибростенда, что сокращает временные затраты на подготовку к проведению испытаний и снижает стоимость испытаний в целом.
Снабжение зажимным устройством для фиксации лопаток турбомашин, содержащим подвижный и неподвижный разъемные элементы с образованием зазора между ними, соединенные между собой механизмом, регулирующим величину зазора и усилие прижатия между ними, при этом на каждом из разъемных элементов установлен прижимной элемент, выполненный в виде цилиндрического ролика, на котором выполнена лыска, а на каждом из разъемных элементов, между цилиндрическим роликом и пером испытуемой лопатки, выполнено по меньшей мере по одному выступу, причем выступы подвижного и неподвижного разъемных элементов направлены навстречу друг другу, что позволяет устанавливать в заявленное устройство рабочие лопатки турбомашины с различной формой хвостовика и надежно их фиксировать в процессе испытаний, что повышает точность полученных данных в результате испытаний, делает заявленное устройство более универсальным, упрощает подготовку к проведению испытаний, повышает качество и снижает стоимость испытаний в целом.
Соединение неподвижного разъемного элемента с корпусом посредством соединения «цилиндрические выступ-сквозное отверстие» соответственно, с возможностью проворота неподвижного разъемного элемента в окружном направлении в цилиндрическом сквозном отверстии и его жесткой фиксации относительно корпуса в требуемом положении, что позволяет ориентировать и надежно фиксировать испытуемые детали в требуемом направлении относительно оси соединения ««цилиндрические выступ-сквозное отверстие» и направления действия возбуждающей нагрузки вибростенда, что делает заявленное устройство более универсальным, сокращает временные затраты на подготовку к проведению испытаний, что повышает качество и снижает стоимость испытаний в целом.
Выполнение на торце цилиндрического выступа неподвижного разъемного элемента резьбового отверстия для жесткой фиксации элементов турбомашин позволяет надежно крепить в данном отверстии образцы трубопроводов и кронштейны одноточечного крепления для проведения усталостных испытаний на вибростенде, что делает заявленное устройство более универсальным, сокращает временные затраты на подготовку к проведению испытаний, что повышает качество и снижает стоимость испытаний в целом.
Кроме того на лысках выполнено рифление для более надежной фиксации лопаток турбомашины с хвостовиками различной формы, что повышает точность полученных данных в результате испытаний и качество испытаний в целом.
Сущность настоящего изобретения поясняется эскизами, на которых представлено заявленное устройство (фиг. 1) для закрепления деталей турбомашины на вибростенде при усталостных испытаниях. На фиг. 2 показана возможность фиксации в заявленном устройстве трубопроводов различного диаметра при помощи штуцеров и лопаток турбомашины с разными типами хвостовиков. При необходимости при помощи винта на место штуцеров может быть установлен кронштейн одноточечного крепления или любая другая подходящая под данный тип крепления деталь, в том числе и посредством деталей вспомогательной оснастки.
Устройство для закрепления деталей турбомашин для усталостных испытаний содержит основание 1, выполненное с возможностью фиксации на вибростоле вибростенда, корпус 2, соединенный с основанием 1 посредством соединения «цилиндрические выступ-паз». Корпус 2 жестко фиксируется относительно основания 1 при помощи винта 3. При этом, когда винт 3 не затянут, корпус 2 можно поворачивать относительно основания 1 вокруг оси соединения «цилиндрические выступ-паз». На корпусе 2 реализовано зажимное устройство 4 для фиксации лопаток 5 турбомашин, содержащее подвижный 6 и неподвижный 7 разъемные элементы с образованием зазора 8 между ними, соединенные между собой механизмом, регулирующим величину зазора 8 и усилие зажатия лопатки 5. В частном случае реализации механизм выполнен в виде направляющих 9 и регулировочного винта 10, проходящих сквозь подвижный разъемный элемент 6 и закрепленных относительно неподвижного разъемного элемента 7. Механизм предназначен для перемещения подвижного разъемного элемента 6 относительно неподвижного разъемного элемента 7 вдоль направляющих 9 посредством вращения регулировочного винта 10. При этом на каждом разъемном элементе 6, 7 установлено по прижимному элементу 11, выполненного в виде ролика, на котором выполнена лыска 12, в частном случае реализации с рифлением, что способствует более надежной фиксации лопатки 5 при усталостных испытаниях. Также на каждом из разъемных элементов 6, 7, между цилиндрическим роликом и пером испытуемой лопатки, установлено по одному съемному выступу 13 (фиг. 2), направленных друг другу навстречу и предназначенных для более надежной фиксации лопатки 5 в некоторых случаях, когда того требует форма замковой части лопатки 5. При этом неподвижный разъемный элемент 7 соединен с корпусом 2 посредством соединения «цилиндрические выступ-сквозное отверстие» соответственно. Неподвижный разъемный элемент 7 жестко фиксируется на корпусе 2 при помощи фиксирующего винта 14 и может проворачиваться вокруг оси соединения «цилиндрические выступ-сквозное отверстие» в случае, когда фиксирующий винт 14 не затянут. При том на торце цилиндрического выступа неподвижного разъемного элемента 7 выполнено резьбовое отверстие 15 для жесткой фиксации при усталостных испытаниях элементов турбомашин, например, кронштейнов одноточечного крепления, трубопроводов и других деталей, для которых необходимо проводить усталостные испытания и которые имеют возможность подобного одноточечного непосредственного закрепления в резьбовое отверстии 15 или посредством переходной оснастки, например, штуцера 16.
Сборка устройства осуществляется следующим образом: на зафиксированное на вибростоле основание 1 устанавливают корпус 2 и фиксируют его при помощи винта 3. Далее в зависимости от испытуемой детали либо зажимают лопатку 5 между подвижным 6 и неподвижным 7 разъемными элементами между роликов 11, которые за счет возможности проворота надежно, между лысками 12, фиксируют последнюю, либо устанавливают в резьбовое отверстие 15, например, штуцер 16 с образцом трубопровода 17, как показано на фиг. 2. После чего фиксируют зажимное устройство 4 на корпусе 2 при помощи фиксирующего винта 14.
При усталостных испытаниях вибростенд настраивают на резонансный режим испытаний для конкретной детали, например, лопатки 5. Испытания проводят до получения требуемого результата: нагружения детали требуемым количеством резонансных колебаний или до разрушения.
Исполнение заявленной конструкции, состоящей из нескольких оригинальных соединяемых и жестко фиксируемых между собой сборных/разборных частей, основной из которых является зажимное устройство 4, позволяет получить универсальность заявленного устройства, повышение точности полученных данных в результате испытаний, снижение времени на монтаж/демонтаж испытуемых деталей на вибростенд, надежность фиксации при различных положениях испытуемых деталей в приспособлении относительно направления возбуждающего воздействия при испытании на вибростенде, что упрощает подготовку и проведение испытаний, повышает точность замеряемых параметров, что повышает качество и снижает стоимость испытаний в целом.