本實(shí)用新型涉及試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種葉輪高精度靜力學(xué)性能模擬裝置。

背景技術(shù)：

葉輪是空氣壓縮機(jī)的重要組成部分，是保證空氣壓縮機(jī)性能、可靠性、耐久性的重要零部件。

在空氣壓縮機(jī)的工作過程中，高速旋轉(zhuǎn)的葉片會承受較大的離心力，進(jìn)而較容易使得葉片表面及內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋等缺陷?？梢?，葉片在承受離心力作用下的服役性能對葉輪的服役的耐久性、可靠性具有重要意義。

在葉輪的再制造或生產(chǎn)過程中，葉輪的性能試驗(yàn)對葉輪后續(xù)批量生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義，因此如何模擬空氣壓縮機(jī)葉輪離心力作用，準(zhǔn)確地模擬和評價(jià)葉輪在高精度精力作用下的服役情況，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種葉輪高精度靜力學(xué)性能模擬裝置，以模擬空氣壓縮機(jī)葉輪離心力作用，準(zhǔn)確地模擬和評價(jià)葉輪在高精度精力作用下的服役情況。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

一種葉輪高精度靜力學(xué)性能模擬裝置，包括：

機(jī)架；

設(shè)置在所述機(jī)架上的上夾具和下夾具；所述上夾具和所述下夾具分別用于夾固所述葉片的兩端，且向所述葉片施加設(shè)定的拉力以模擬所述葉片所受的離心力；所述上夾具設(shè)置有拉力傳感器。

優(yōu)選的，所述下夾具包括：

設(shè)置在所述安裝臺上的夾具底座；

設(shè)置在所述夾具底座上，且對稱分布的兩個夾塊；兩個所述夾塊通過螺栓組件固定在所述夾具底座上；兩個夾塊之間形成用于夾持所述葉片的底端的夾持腔。

優(yōu)選的，還包括：

蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)；

與所述夾具底座嚙合的驅(qū)動齒輪，所述驅(qū)動齒輪設(shè)置在所述蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的輸出軸上；所述蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)上設(shè)置有驅(qū)動手柄；所述蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)用于通過所述驅(qū)動齒輪驅(qū)動所述夾具底座轉(zhuǎn)動以調(diào)節(jié)所述夾持腔的朝向。

優(yōu)選的，所述機(jī)架包括電動缸和直角杠桿；其中：

所述電動缸設(shè)置于所述直角杠桿的底部；

所述上夾具設(shè)置在所述直角杠桿的頂部，所述電動缸能推動所述直角杠桿以使得所述上夾具夾緊所述葉片的頂端。

優(yōu)選的，所述直角杠桿的頂端設(shè)置有升降裝置，所述升降裝置能相對于所述直角杠桿的頂端升降以調(diào)節(jié)所述上夾具與所述下夾具之間的距離。

優(yōu)選的，所述電動缸為GSX系列電動缸。

優(yōu)選的，還包括控制器，所述控制器與所述拉力傳感器和所述升降裝置均相連，所述控制器用于控制所述升降裝置上升直至所述拉力傳感器所檢測的數(shù)值達(dá)到設(shè)定值。

優(yōu)選的，還包括擺動系統(tǒng)，所述擺動系統(tǒng)設(shè)置在所述機(jī)架上，且用于與葉片連接以驅(qū)動所述葉片擺動。

本實(shí)用新型提供的葉輪高精度靜力學(xué)性能模擬裝置，通過上夾具、下夾具和拉力傳感器來模擬葉片所受到離心力。在對葉輪的性能實(shí)施模擬檢測的過程中，通過靜態(tài)的拉力以模擬空氣壓縮機(jī)葉輪離心力作用，準(zhǔn)確地模擬和評價(jià)葉輪在高精度精力作用下的服役情況。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的葉輪高精度靜力學(xué)性能模擬裝置的主視圖，圖中未顯示試驗(yàn)箱；

圖2是圖1的側(cè)視圖，圖中顯示有試驗(yàn)箱；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的上夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3的側(cè)視圖；

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的下夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)介紹。

請參考圖1和圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種葉輪高精度靜力學(xué)性能模擬裝置，在對葉輪的性能實(shí)施模擬檢測的過程中，通過靜態(tài)的拉力以模擬空氣壓縮機(jī)葉輪離心力作用，準(zhǔn)確地模擬和評價(jià)葉輪在高精度精力作用下的服役情況。

圖1和2所示的葉輪高精度靜力學(xué)性能模擬裝置包括機(jī)架10、上夾具20、下夾具30、試驗(yàn)箱40、拉力傳感器50。

其中，機(jī)架10作為整個葉輪高精度靜力學(xué)性能模擬裝置的骨架，用于為其他零部件提供安裝基礎(chǔ)。上夾具20和下夾具30設(shè)置在機(jī)架10上，通常，上夾具20設(shè)置在機(jī)架10的頂端，下夾具30設(shè)置在機(jī)架10的安裝臺上，也可以認(rèn)為是整個葉輪高精度靜力學(xué)性能模擬裝置的工作臺。上夾具20和下夾具30分別用于夾固葉片70的兩端，分別為頂端和底端，上夾具20和下夾具30分別向葉片70施加設(shè)定的拉力，以模擬葉片70所受的離心力，為了確保所施加的拉力能夠較為準(zhǔn)確地模擬其在工作狀態(tài)下所受到的離心力，上夾具20上設(shè)置有拉力傳感器50，拉力傳感器50用于顯示施加在葉片70上的拉力，當(dāng)拉力不足時(shí)，拉力傳感器50可以起到后續(xù)再調(diào)節(jié)的提示作用。

試驗(yàn)箱40用于設(shè)置在機(jī)架10的安裝臺上，試驗(yàn)箱40的作用在于罩設(shè)在葉片70上，以提供一個相對封閉的模擬環(huán)境。

我們知道，處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的葉輪的葉片70受到的離心力特點(diǎn)如下：離心力大小恒定，離心力的方向確定，即沿著旋轉(zhuǎn)半徑向外?；诖?，本申請采用精度較高的靜力即靜態(tài)拉力來模擬葉片70所受到的離心力。在模擬的過程中，通過上夾具20與下夾具30對葉片70所施加的拉力來達(dá)到靜力施加的目的。具體的，可以通過調(diào)節(jié)上夾具20與下夾具30之間的夾緊距離來調(diào)節(jié)靜力大小，也可以通過該表上夾具20相對于下夾具30的位置來調(diào)節(jié)靜力的大小。如上文所述，上述調(diào)節(jié)過程中，可以通過拉力傳感器50配合實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)施例中，上夾具20和下夾具30的作用在于夾持葉片70的頂端和底端，實(shí)現(xiàn)上述功能的夾持裝置的種類有多種。請參考圖3和圖4，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種具體結(jié)構(gòu)的上夾具20，所提供的上夾具20為一體式結(jié)構(gòu)，頂端設(shè)置有頂部鉸接孔201，底部設(shè)置有底部鉸接孔202，頂部鉸接孔201通過鉸接軸與機(jī)架10的頂端鉸接，底部鉸接孔202通過鉸接軸與葉片70的頂端鉸接，上述鉸接的方式使得葉片70在受流體介質(zhì)所產(chǎn)生的載荷作用下，能微量擺動，進(jìn)而能夠更為準(zhǔn)確地模擬葉片70工作過程中所產(chǎn)生的擺動，進(jìn)而能更好地模擬葉片70的受力場景。具體的，本實(shí)施例提供的葉輪高精度靜力學(xué)性能模擬裝置還可以包括擺動系統(tǒng)，所述擺動系統(tǒng)與葉片70連接，能主動驅(qū)動葉片70在適當(dāng)?shù)慕嵌确秶鷥?nèi)擺動。

同樣，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種具體結(jié)構(gòu)的下夾具30，請參考圖5，所提供的下夾具30包括夾具底座301、兩個夾塊302和螺栓組件303。夾具底座301設(shè)置在安裝臺上，兩個夾塊302對稱度布置在夾具底座301上，兩個夾塊302通過螺栓組件303固定在夾具底座301上，兩個夾塊302之間形成用于夾持葉片70底端的夾持腔。具體的，兩個夾塊302能夠移動地設(shè)置在夾具底座301上，再通過螺栓組件303實(shí)現(xiàn)固定，兩個夾塊302的移動能改變夾持腔的寬度，進(jìn)而能適應(yīng)不同規(guī)格的葉片70。

請?jiān)俅螀⒖紙D5，本實(shí)施例提供的葉輪高精度靜力學(xué)性能模擬裝置還可以包括蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)304和驅(qū)動齒輪305，其中，驅(qū)動齒輪305與夾具底座301嚙合，也就是說夾具底座301的周向布置有嚙合齒，而且能相對于夾具底座301轉(zhuǎn)動。驅(qū)動齒輪305設(shè)置在蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)304的輸出軸上，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)304設(shè)置有驅(qū)動手柄，操作驅(qū)動手柄來驅(qū)動蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)304進(jìn)而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動齒輪305轉(zhuǎn)動，驅(qū)動齒輪305的轉(zhuǎn)動能帶動夾具底座301轉(zhuǎn)動，最終達(dá)到能調(diào)節(jié)夾持腔朝向的目的。通過驅(qū)動手柄驅(qū)動渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)304對下夾具30實(shí)施角度進(jìn)行調(diào)整，控制簡單、方便，同時(shí)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)304具有自鎖效應(yīng)，能夠保證葉片70的試驗(yàn)位置。在夾具底座301的旋轉(zhuǎn)面上可以布置有細(xì)小的有油溝進(jìn)行潤滑，減小接觸面的摩擦力，更容易調(diào)節(jié)角度。

請?jiān)俅螀⒖紙D1和2，本實(shí)施例中提供一種具體結(jié)構(gòu)的機(jī)架10，該機(jī)架10包括電動缸101和直角杠桿102，其中，電動缸101設(shè)置在直角杠桿102的底部，上夾具20設(shè)置在直角杠桿102的頂部，電動缸101能推動直角杠桿102擺動以調(diào)節(jié)進(jìn)而間接拉拽上夾具20的達(dá)到夾緊葉片70頂端，且施加拉力的目的。直角杠桿102能起到調(diào)節(jié)上夾具20布置角度及位置的目的，同時(shí)，通過合理地布置直角杠桿102的支點(diǎn)能使得直角杠桿102將電動缸101的推力放大，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電動缸101推力方向的轉(zhuǎn)變?？紤]到直角杠桿102受力較大，為實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度輕重量的要求，我們將直角杠桿102的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為焊接件，并設(shè)計(jì)合理的肋板和筋板提高直角杠桿102的整體強(qiáng)度。本實(shí)施例中，機(jī)架10通過高精度的電動伺服系統(tǒng)(電動缸)與直角杠桿102的加載，能實(shí)現(xiàn)靜力的準(zhǔn)確加載。

本申請中，電動缸101作為動力源，可以采用進(jìn)口的GSX系列電動缸。該系列電動缸將行星滾柱絲杠與電機(jī)轉(zhuǎn)子有機(jī)結(jié)合，將行星滾柱均布安裝在主絲杠周圍，并精確機(jī)裝入空心轉(zhuǎn)子中，保證與轉(zhuǎn)子絕對同步。該系列伺服電動缸采用的T-LAM定子分段迭片技術(shù)能夠比常規(guī)電機(jī)持續(xù)輸出更高的扭矩，具有獨(dú)立線圈繞組，分段定子組合保證了電機(jī)的最高性能，能提高電機(jī)的功效，同時(shí)能有效降低電機(jī)線圈產(chǎn)生的熱功效，消除定子端部轉(zhuǎn)動，利用熱導(dǎo)陶瓷替代傳統(tǒng)電機(jī)的零部件，提高可靠性。同時(shí)該電動缸101在先進(jìn)的閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，能夠精確控制速度，推力和位置，控制精度達(dá)到0.02mm。

請?jiān)俅螀⒖紙D1和2，本實(shí)施例中，直角杠桿102的頂端可以設(shè)置有升降裝置103，升降裝置103能相對于直角杠桿102的頂端升降以調(diào)節(jié)上夾具20與下夾具30之間的距離，進(jìn)而間接起到調(diào)節(jié)兩者施加于葉片70上拉力的目的。具體的，升降裝置103可以采用蝸輪絲杠升降機(jī)，采用蝸輪絲杠升降機(jī)能方便葉片70的裝夾，具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、無噪音、承載能力強(qiáng)、自鎖、推桿防旋轉(zhuǎn)、可靠性高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。與此同時(shí)，升降裝置103的升降移動能輔助調(diào)節(jié)直角杠桿102的調(diào)平及確保載荷的豎直向上。

本實(shí)施例提供的葉輪高精度靜力學(xué)性能模擬裝置還可以包括控制器，控制器與拉力傳感器50和升降裝置103均相連，控制器用于控制升降裝置103上升直至拉力傳感器50所檢測的數(shù)值達(dá)到設(shè)定值。具體的，控制器可以根據(jù)拉力傳感器50所檢測的實(shí)時(shí)拉力值與設(shè)定值比較，進(jìn)而控制升降裝置103的啟停。這種PID控制方法能夠較好地確保靜力的高精度加載。

以上只通過說明的方式描述了本實(shí)用新型的某些示范性實(shí)施例，毋庸置疑，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對所描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此，上述附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。