端齿模拟试验试件的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种端齿模拟试验试件，包括静压试件，静压试件包括第一试件和第二试件，第一试件包括彼此连接的插入块和裸露块，插入块和裸露块的连接处形成第一斜面；第二试件端面上设置安装凹槽，安装凹槽槽顶的外缘边向第二试件的端面延伸形成第二斜面，插入块能容于安装凹槽内；第一斜面与第二斜面形成端齿配合。本实用新型提供的端齿模拟试验填补现有模拟试验试件的空白。
【专利说明】端齿模拟试验试件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钛合金端齿领域，特别地，涉及一种端齿模拟试验试件。
【背景技术】
[0002]钛是20世纪50年代发展起来的一种重要结构金属，钛合金因具有高强度、耐高温等特点而被广泛运用于各个领域。世界上许多国家通过对钛合金进行研究和开发使得钛合金具有了抗腐蚀耐高温等特点。使得钛合金主要运用于制作飞机发动机压气机部件。
[0003]但在使用中人们发现，钛合金会与和钛合金配合的其他金属零件在高温、高压下发生粘连以及微动磨损，对发动机的安全性和可靠性造成严重危害。如某航空发动机的钛合金叶轮与高温合金涡轮盘通过端齿啮合，传递轴向预紧力、扭矩，并承受振动载荷等，导致端齿发生粘连或微动磨损失效。所以在钦合金部件组装之前对其性能进行测试是必须的。尤其是当钛合金用于端齿结构中时，由于端齿工作面较窄，当发生黏着时，对机构的损害更加严重。
[0004]通过模拟钛合金部件的实际工况，使试件在钛合金实际工况下测试其极限耐受能力，从而防止使用过程中，钛合金部件发生问题。现有技术中对于模拟实际工况的方法较多，但对于模拟方法所需使用试件却未见报道。
实用新型内容
[0005]本实用新型目的在于提供一种端齿模拟试验试件，以解决现有技术中钛合金材料制成的端齿模拟试验试件缺乏的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供了一种端齿模拟试验试件，包括静压试件，静压试件包括第一试件和第二试件，第一试件包括彼此连接的插入块和裸露块，插入块和裸露块的连接处形成第一斜面；第二试件端面上设置安装凹槽，安装凹槽槽顶的外缘边向第二试件的端面延伸形成第二斜面，插入块能容于安装凹槽内；第一斜面与第二斜面形成端齿配合。
[0007]进一步地，第一斜面的倾斜角为45°。
[0008]进一步地，第二斜面的倾斜角为45°。
[0009]进一步地,插入块和裸露块为圆柱体。
[0010]进一步地，插入块的直径小于裸露块的直径。
[0011]进一步地，插入块与裸露块和第二试件的中心轴向重合。
[0012]进一步地，动压试件包括两块第三试件，第三试件包括本体和形成于本体端面上的多个齿凸，两两齿凸之间设置形成齿槽；两块第三试件设置齿凸的面形成端齿配合。
[0013]进一步地，本体为矩形块。
[0014]本实用新型具有以下有益效果:
[0015]本实用新型提供的端齿模拟试验试件填补现有模拟试验方法所需试件的空白。使得在生产组装前对端齿涂层的防黏着磨损和微动磨损的效果进行较为准确的评价成为可能，为端齿涂层的选择、寿命评估等提供依据。
[0016]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0018]图1是本实用新型优选实施例的第一试件主视示意图；
[0019]图2是本实用新型优选实施例的第一试件侧视示意图；
[0020]图3是本实用新型优选实施例的第二试件俯视示意图；
[0021]图4是本实用新型优选实施例的静压试件组装结构侧视示意图；
[0022]图5是本实用新型优选实施例的第三试件侧视示意图；以及
[0023]图6是本实用新型优选实施例的第三试件俯视示意图。
[0024]图例说明:
[0025]100、第一试件；110、插入块；120、第一斜面；130、裸露块；200、第二试件；230、安装凹槽；220、第二斜面；300、第三试件；310、端齿本体；320、齿凸；330、齿槽。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0027]本实用新型提供的试件包括静压试件和动压试件。分别用于测试静止状态下施加压力后的模拟试验和工作运动状态下产生动压后的模拟试验中。以分别模拟静置加压后的工作界面情况和运动加压时的工作界面情况。
[0028]静压试件包括第一试件100和第二试件200。如图1?2所示，第一试件100包括插入块110、第一斜面120和裸露块130。插入块110为圆柱体。插入块110的连接端与裸露块130相连。裸露块130为圆柱体。裸露块130的端面直径大于插入块110。裸露块130和插入块110的圆柱轴心线相互重叠。裸露块130和插入块110通过第一斜面120相连。第一斜面120从裸露块130的一端端面的圆周缘向插入块110的连接端端面的圆周缘延伸形成。
[0029]第一斜面120倾斜角为45°。该倾斜角以裸露块130的端面圆周直径为起始边，以第一斜面120的侧壁上的边为终止边。
[0030]第二试件200如图3所示，图3为第二试件200的端面俯视示意图。第二试件200为圆柱体。第二试件200端面上设置安装凹槽230。安装凹槽230内可容纳插入块110。安装凹槽230为圆柱形凹槽。安装凹槽230的直径略大于插入块110。第二试件200形成安装凹槽230的端面上形成第二斜面220。第二斜面220沿安装凹槽230的外缘边向第二试件200的端面延伸形成。第二斜面220的倾斜角为45°。插入块110插入安装凹槽230时，第一斜面120与第二斜面220 二者形成类似端齿的齿面配合。由于仅需实现模拟端齿配合的效果，因而该端齿配合仅为第一斜面120与第二斜面220的斜面贴合。第一试件100或第二试件200为钛合金制成。
[0031]第一试件100和第二试件200组合时如图4所示。将第一试件100上的插入块110插入与之配合的安装凹槽230内。第一试件100上的第一斜面120与第二试件200上的第二斜面220 二者在安装凹槽230的槽缘端面形成端齿配合。使用时，将组合后的第一试件100和第二试件200夹紧，并使第一试件100和第二试件200的中心轴线重叠。调节压力机垂直于轴线施加欲考核的预应力(该预应力值在实验前根据被模拟实际工况测后数据以及所设计的模拟试样结构计算获得)。在预应力稳定施加的情况下用刚性螺栓固定上下模具的四周以维持加载力，螺栓固紧后缓慢卸载压力机压力，得到加载预应力的测试系统组件。将系统组件置于高温炉中沿预定升温曲线升温、持温、降温，结束后，将测试系统组件取出，卸载所有固定螺栓，取出锥套结构试样，考核配合件间粘连磨损状况。
[0032]动压试件包括两个彼此配合的第三试件300。图5为第三试件300的侧视图，第三试件300包括端齿本体310和形成于端齿本体310端面上的多个齿凸320。两两齿凸320之间设置形成齿槽330。齿凸320、齿槽330与使用中的端齿齿凸结构参数相同。图6为第三试件300俯视图。由图6可知第三试件300为端齿。任一第三试件300为钛合金制成。
[0033]使用时，两个第三试件300设置齿凸320的端面配合安装作为动压试件。将组装后的动压试件放在高温疲劳试验机上，沿该模拟件的轴向施加不同的载荷。模拟待测试钛合金部件在预设高温和不同的载荷条件下的受力状态。由计算机数据采集系统根据所述模拟件返回的受力状态数据，考核待测试钛合金部件和与其接触的配合件间的粘连和微动磨损状况。
[0034]根据预设的交变力参数方案(该预应力值在实验前根据被模拟实际工况测后数据以及所设计的模拟试样结构计算获得)，垂直于轴线施加交变预应力，该压力值经压力传感器被计算机数据采集系统采集，在交变预应力施加的情况下，沿预定升温曲线升温、持温、降温，结束后，将测试系统组件取出，测试和评价结合面的试验前后状态变化，达到考核配合件间粘连和微动磨损状况的目的。
[0035]本实用新型提供的试件用于TCll离心叶轮与GH4169涡轮盘端齿涂层的防黏着性能方面的研究，开展评价。
[0036]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种端齿模拟试验试件，其特征在于，包括用于静止模拟试验的静压试件和用于运动模拟试验的动压试件， 所述静压试件包括第一试件(100)和第二试件(200)，所述第一试件(100)包括彼此连接的插入块(110)和裸露块(130)，所述插入块(110)和所述裸露块(130)的连接处形成第一斜面(120)； 所述第二试件(200)端面上设置安装凹槽(230)，所述安装凹槽(230)槽顶的外缘边向所述第二试件(200)的端面延伸形成第二斜面(220)，所述插入块(110)能容于所述安装凹槽(230)内； 所述第一斜面(120)与所述第二斜面(220)形成端齿配合。
2.根据权利要求1所述的端齿模拟试验试件，其特征在于，所述第一斜面(120)的倾斜角为45°。
3.根据权利要求2所述的端齿模拟试验试件，其特征在于，所述第二斜面(220)的倾斜角为45°。
4.根据权利要求3所述的端齿模拟试验试件，其特征在于，所述插入块(110)和所述裸露块(130)为圆柱体。
5.根据权利要求4所述的端齿模拟试验试件，其特征在于，所述插入块(110)的直径小于所述裸露块(130)的直径。
6.根据权利要求5所述的端齿模拟试验试件，其特征在于，所述插入块(110)与所述裸露块(130)和所述第二试件(200)的中心轴向重合。
7.根据权利要求1?5中任一项所述的端齿模拟试验试件，其特征在于，所述动压试件包括两块第三试件(300)，所述第三试件(300)包括端齿本体(310)和形成于所述端齿本体(310)端面上的多个齿凸(320)，两两所述齿凸(320)之间设置形成齿槽(330)； 两块所述第三试件(300)设置所述齿凸(320)的面形成端齿配合。
8.根据权利要求7所述的端齿模拟试验试件，其特征在于，所述端齿本体(310)为矩形块。
【文档编号】G01N1/28GK203858143SQ201420240136
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】李钢, 陆波, 赵春玲, 黄子琳, 刘志远, 陈荣桂, 皮凯雯, 李刘媛, 郭婧 申请人:中国航空动力机械研究所