[發明專利]風洞軸流壓縮機轉子復合材料葉片根部連接結構

在審

• 申請號: 201410762834.6
• 申請日: 2015-08-03
• 公開（公告）號: CN104500446A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 肖衛華;魯凱星;賀青云
• 申請（專利權）人: 惠陽航空螺旋槳有限責任公司
• 主分類號: F04D29/34
• 分類號: F04D29/34
• 代理公司: 保定市燕趙恒通知識產權代理事務所 13121
• 代理人: 周獻濟

技術領域

本發明涉及一種風洞軸流壓縮機轉子復合材料葉片根部連接結構。

背景技術

風洞軸流壓縮機一般為2～4級風扇，每級風扇有16～30片葉片，是風洞動力的核心，設計的關鍵技術除氣動設計外，轉子葉片和輪轂的連接結構也是在設計中重點考慮的對象之一，隨著復合材料轉子葉片在壓縮機上的應用，轉子葉片和輪轂的連接結構設計重要性更加凸顯出來。

現有的變距轉子葉片，一般是將轉子葉片由銷軸固定在變距軸上，變距軸再連接到輪轂上，這種連接結構設計簡單，裝配、維修拆卸方便且工藝性較好，但對于復合材料的葉片而言，在葉片上開孔，孔口在機械加工過程中會產生微觀缺陷，在葉片工作受力過程中微觀缺陷會逐漸擴展，從而降低葉片的使用壽命；且在風洞轉子運行過程中，由于空氣和洞壁摩擦等原因，壓縮機系統的溫度會逐漸升高，由于金屬銷釘和葉片的復合材料的熱漲系數不同，二者又為緊配合，所以葉片在孔的位置會產生較大的內應力，這也是影響葉片使用壽命的原因之一。對于非變距轉子葉片和輪轂的連接結構形式較多，有的連接結構是將葉片根部直接插入輪轂的連接直槽內，由螺栓固定連接，其連接相對可靠，裝配、維修拆卸方便，對于復合材料的葉片而言，在復合材料葉片上打孔和葉片與螺栓的緊配合，同樣存在上述缺點；且為和風洞氣流整流，在葉片根部設計了凸邊，這不但給葉片結構的整體設計帶來麻煩，且使葉片成型工藝也相當的繁瑣。另一種連接結構是輪轂開有內大口小的橢圓連接槽，復合材料的葉片下端與該連接槽完全配合連接，且為和風洞氣流整流，在葉片根部設計了凸邊；該結構的連接可靠性好，但由于葉片根部和輪轂安裝槽為緊配合，安裝、維修拆卸不方便，且在風洞轉子運行過程中，由于空氣和洞壁摩擦等原因，壓縮機系統的溫度會逐漸升高，緊配合的復合材料葉片和金屬輪轂之間由于熱漲系數不同而產生內應力，導致使用壽命的降低；且葉片根部凸邊的增加，這不但給葉片結構的整體設計帶來麻煩，且使葉片成型工藝也相當的繁瑣。還有一種連接結構也不在復合材料葉片上打孔，而是直接在葉片根部前、后兩端各成型出一個螺栓卡接孔，該處跨接在輪轂上，下端尤羅雙固定在輪轂上，其連接可靠性很高，但安裝、維修拆卸不方便，葉片的結構設計笨重，葉片成型非常困難。

發明內容

本發明的目的就是解決現有技術中存在的上述問題，提供一種風洞軸流壓縮機轉子復合材料葉片根部連接結構，該連接結構連接可靠性高，結構更加合理，使用壽命更長，安裝、檢測維修拆卸方便，葉片設計和成型工藝都變得簡單易行。???????

為實現上述目的，本發明的技術解決方案是：一種風洞軸流壓縮機轉子復合材料葉片根部連接結構，復合材料葉片的根部厚度截面設計成六邊形燕尾結構，該六邊形燕尾結構最靠近葉片主體的兩側面的夾角為30°-90°，在該兩側面和底面的表面固定一層玻璃纖維材質的隔墊；輪轂上均勻開有與葉片個數相同與葉片根部的燕尾結構相匹配的燕尾通槽，燕尾通槽的底面上開有兩個及以上的彈簧容納槽，彈簧置于彈簧容納槽內；葉片根部的燕尾結構置于輪轂的燕尾通槽內，其前、后兩端面由由螺栓固定在輪轂上的擋板夾緊固定；葉片根部的燕尾結構除互成30°-90°夾角的兩側面與燕尾通槽壁接觸外，其余各面與燕尾通槽壁間留有間隙，底面由燕尾通槽底面內的彈簧頂緊；在與兩擋板接觸位置的葉片根部固定有一層玻璃纖維材質的隔墊。

上述所述的葉片根部六邊形燕尾結構最靠近葉片主體的兩側面的夾角為60°。該角度的兩側面承受葉片的離心力和氣動彎矩效果最佳，既保證了葉片根部的離心力受力結構強度，又滿足葉片碳纖維主方向承力角度等于150°。

上述所述的葉片根部與燕尾通槽壁留有的間隙為3～4mm。既為復合材料的葉片的熱漲留有了空間，又保證了連接強度。