JB/T14422—2021渦輪增壓器葉輪低周疲勞試驗方法本文件規(guī)定了內(nèi)燃機(jī)用渦輪增壓器葉輪低周疲勞試驗的試驗裝置和試驗條件，描述了相應(yīng)的試驗方法，規(guī)定了數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理。本文件適用于車用、船用、工程機(jī)械、農(nóng)林機(jī)械、發(fā)電及其它用途的內(nèi)燃機(jī)（包括柴油機(jī)、汽油機(jī)和天然氣發(fā)動機(jī)等）用增壓器的葉輪低周疲勞檢測活動。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T23341.1—2018渦輪增壓器第1部分一般技術(shù)條件GB/T23341.2—2018渦輪增壓器第2部分試驗方法3術(shù)語和定義GB/T23341.1—2018和GB/T23341.2—2018界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1葉輪低周疲勞lmpellerlowcyclefatigue葉輪在高低轉(zhuǎn)速循環(huán)工況下承受接近葉輪材料的屈服強(qiáng)度，經(jīng)過104次循環(huán)而出現(xiàn)的疲勞破壞。3.2循環(huán)次數(shù)cycles測定疲勞強(qiáng)度時，人為規(guī)定的一個載荷循環(huán)次數(shù)界限。試樣超過該界限即中止試驗。3.3低周疲勞強(qiáng)度lowcyclefatiguestrenght在指定循環(huán)次數(shù)下，母體的中值低周疲勞承載能力，亦母體的50%能經(jīng)受規(guī)定循環(huán)次數(shù)而不產(chǎn)生裂紋或斷裂的一個載荷估計值。3.4試驗載荷testload疲勞試驗時，每次獨立試驗所使用的交變載荷幅。用葉輪最高轉(zhuǎn)速表示。3.5JB/T14422—2021對子數(shù)目numberofpair在升降法相鄰兩級試驗載荷下，所有出現(xiàn)相反試驗結(jié)果（通過和失效）的兩個獨立試驗（一對）的總對數(shù)。4試驗裝置4.1試驗可在渦輪增壓器(以下簡稱增壓器)壓氣機(jī)性能試驗臺或低周疲勞試驗專用試驗臺上進(jìn)行，宜使用低周疲勞試驗臺進(jìn)行試驗。低周疲勞試驗臺示意圖參見附錄A。4.2試驗裝置上設(shè)有循環(huán)控制閥，用于調(diào)節(jié)增壓器高低速循環(huán)工況，循環(huán)閥可采用自動和手動控制。4.3試驗裝置需同時監(jiān)測增壓器潤滑油進(jìn)口壓力和溫度參數(shù)、壓氣機(jī)進(jìn)出口壓力和溫度參數(shù)、渦輪進(jìn)出口壓力和溫度參數(shù),以及增壓器轉(zhuǎn)速和循環(huán)次數(shù)。4.4試驗裝置周邊需安裝設(shè)置防護(hù)罩，防止試驗過程中葉輪疲勞斷裂后誤傷工作人員。4.5試驗裝置所有的儀器儀表精度應(yīng)符合GB/T23341.2中的要求。5試驗條件5.1試驗循環(huán)次數(shù)N0定為104次。5.2試樣數(shù)量應(yīng)不少于12件，且應(yīng)符合GB/T23341.1的要求。5.3葉輪低周疲勞承載能力以最高轉(zhuǎn)速為判據(jù)，但不排除各企業(yè)可采用其他指標(biāo)（例如：力、應(yīng)力）作為自己的內(nèi)控判據(jù)。5.4為了滿足最高試驗轉(zhuǎn)速的要求，渦輪端可采用比原機(jī)流通能力小的渦輪箱或渦輪。5.5試驗時因葉輪存在鑄造缺陷（如：夾雜、冷隔、氣孔和裂紋等）而導(dǎo)致葉輪破壞，則該試樣數(shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)，需重新補(bǔ)充試樣試驗。5.6葉輪低周疲勞試驗邊界要求，如表1所示。表1葉輪低周疲勞試驗邊界要求1234>1505>1606JB/T14422—20215.7增壓器試驗轉(zhuǎn)速偏差按GB/T23341.2的要求執(zhí)行。6試驗方法6.1試驗用升降法測定葉輪的低周疲勞強(qiáng)度T，用以獲取50%存活率的條件疲勞強(qiáng)度6.2試驗前，檢測增壓器的渦輪轉(zhuǎn)子軸徑、軸承、密封環(huán)等關(guān)鍵零件進(jìn)行檢測并詳細(xì)記錄，包括葉輪無損探傷和三維掃描，葉輪固有頻率檢測，整機(jī)裝配后各項間隙等。6.3試驗前，如壓氣機(jī)和渦輪機(jī)有放氣孔，應(yīng)當(dāng)堵好。6.4試驗前，增壓器進(jìn)行自循環(huán)試驗，試驗方法按GB/T23341.2中的要求執(zhí)行。6.5試驗前應(yīng)對全部試樣編號并隨機(jī)化處理，并保證獲得的對子數(shù)目應(yīng)大于等于6。6.6轉(zhuǎn)速增量ΔT一般在預(yù)計最高轉(zhuǎn)速的2.5%以內(nèi)。如一次只試驗一臺樣機(jī)，應(yīng)使第一臺試驗樣機(jī)的最高轉(zhuǎn)速略高于預(yù)計最高轉(zhuǎn)速。根據(jù)上一臺樣機(jī)的試驗結(jié)果(失效或通過)，決定下一臺試驗樣機(jī)的試驗最高轉(zhuǎn)速（降低或升高），轉(zhuǎn)速降低或升高量為ΔT，直至完成全部試驗。6.7試驗如在低周疲勞專用試驗臺上進(jìn)行，并且一次試驗兩臺樣機(jī)，應(yīng)使第一組試驗兩臺樣機(jī)的最高轉(zhuǎn)速略高于預(yù)計最高轉(zhuǎn)速。根據(jù)上一組兩臺樣機(jī)的試驗結(jié)果(失效、失效或通過、通過)，決定下一組試驗樣機(jī)的試驗最高轉(zhuǎn)速（降低或升高），轉(zhuǎn)速降低或升高量為ΔT。如果第一組試驗的兩臺樣機(jī)結(jié)果相反（失效和通過），則下一組試驗樣機(jī)不需增減轉(zhuǎn)速，直至完成全部試驗。6.8對第一次出現(xiàn)相反結(jié)果（通過和失效；失效和通過）以前的數(shù)據(jù)，若其在以后的試驗數(shù)據(jù)波動范圍以外，則予以舍棄；若其在上述波動范圍之內(nèi)，則作為有效數(shù)據(jù)加以利用，即在試驗過程中，陸續(xù)將它們平移到第一對相反結(jié)果之后，作為該試樣轉(zhuǎn)速水平的一個有效數(shù)據(jù)。6.9試驗采用熱吹方式進(jìn)行。6.10葉輪低周疲勞試驗原理如圖1所示。圖1葉輪低周疲勞試驗原理圖增壓器從低轉(zhuǎn)速變換至高轉(zhuǎn)速，歷時t1；在高轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)一段時間，歷時t2，轉(zhuǎn)速為n1；再從高轉(zhuǎn)速變換至低轉(zhuǎn)速，歷時t3；最后在低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)一段時間，歷時t4，轉(zhuǎn)速為n2。JB/T14422—2021至此完成一個循環(huán)，歷時t=t1+t2+t3+t4,每個循環(huán)為10s。6.11試驗時，參數(shù)按表2控制。表2增壓器葉輪低周疲勞試驗循環(huán)時間表st1-3t2n12t3 3t4n226.12試驗過程中觀察增壓器運行情況，不能出現(xiàn)異響，試驗過程中如果試驗臺架出現(xiàn)異常情況，應(yīng)當(dāng)立即停止試驗，排除故障后才能繼續(xù)試驗。6.13試驗過程中增壓器除葉輪外其它零部件出現(xiàn)故障時，更換相應(yīng)故障零件后繼續(xù)試驗，直至完成本輪低周疲勞試驗。6.14試驗結(jié)果為（通過）的樣機(jī)完成試驗后，需檢測轉(zhuǎn)子軸徑、軸承套、密封環(huán)等相關(guān)零件并詳細(xì)記錄，檢查葉輪輪轂和葉片表面質(zhì)量，葉輪三維掃描，以及葉輪固有頻率檢測。6.15試驗完成后清理試驗臺架，避免異物殘留在臺架管道壁內(nèi)。7數(shù)據(jù)采集試驗時，通過試驗臺儀器儀表等，自動采集每個循環(huán)工況最高和最低運行轉(zhuǎn)速下的各類參數(shù)和累計循環(huán)次數(shù)，記錄以下數(shù)據(jù)：a)壓氣機(jī)進(jìn)口氣體總壓；b)壓氣機(jī)進(jìn)口氣體總溫；c)壓氣機(jī)出口氣體總壓；d)壓氣機(jī)出口氣體總溫；e)渦輪進(jìn)口氣體總壓；f)渦輪進(jìn)口氣體總溫；g)渦輪出口氣體靜壓；h)渦輪出口氣體靜溫；i)增壓器轉(zhuǎn)速；j)潤滑油進(jìn)口溫度；k)潤滑油進(jìn)口壓力；l)潤滑油出口溫度；m)循環(huán)周期數(shù)；n)試驗時的大氣壓力和環(huán)境溫度。8數(shù)據(jù)處理8.1葉輪低周疲勞強(qiáng)度按公式（1）計算。JB/T14422—2021T=Stin………………（1）式中：T——在指定循環(huán)次數(shù)下，中值轉(zhuǎn)速疲勞強(qiáng)度，單位為米每秒（m/s）；n——有效數(shù)據(jù)的對子數(shù)目；Sti——出現(xiàn)相反結(jié)果的相鄰兩級試驗載荷平均值，單位為米每秒（m/s），按公式（2）計算。Sti=………………（2）式中：Si、Si+1——分別是出現(xiàn)相反結(jié)果的相鄰兩級試驗載荷，單位為米每秒（m/s），i=1、2、…、n。8.2對試驗數(shù)據(jù)整理和分析，將整理完成的試驗數(shù)據(jù)歸檔保存。8.3低周疲勞試驗數(shù)據(jù)可參照附錄B格式記錄。8.4記錄每個失效葉輪的失效模式，失效部位(如失效處半徑)、大小、夾雜物等。JB/T14422—2021（資料性）增壓器低周疲勞試驗臺示意圖A.1概述低周疲勞試驗臺工作原理簡介：試驗臺采用左右對稱布置，兩臺試驗樣機(jī)分別安裝在兩側(cè)，中間利用轉(zhuǎn)換閥控制燃燒室輸出的高溫燃?xì)夥峙渎剩瑢崿F(xiàn)增壓器疲勞循環(huán)工況，當(dāng)一側(cè)增壓器處于高速運行時，另一側(cè)增壓器則處于低速運行。A.2低周疲勞試驗臺示意圖增壓器低周疲勞試驗臺示意圖參見圖A.1。說明：1—燃油泵2—機(jī)油泵3—左側(cè)增壓器4—右側(cè)增壓器5—轉(zhuǎn)換閥圖A.16—燃燒室