[發明專利]一種圓弧和直線段混合異型孔

有效

• 申請號: 201510430090.2
• 申請日: 2015-07-21
• 公開（公告）號: CN105041386A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 郭海丁;肖揚;孫青平;楊四輝
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F01D5/02
• 分類號: F01D5/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及應用于航空發動機轉子或汽輪機轉子輪盤幅板螺栓通孔、通氣均壓孔的孔結構，具體來說是一種圓弧和直線段混合異型孔。

背景技術

螺栓孔、通氣孔是航空發動機輪盤幅板上的常見結構，它們對輪盤承載能力的削弱將會降低結構的整體強度。如圖1所示，由于現有孔的截面多為圓形，在承受各向應力值不等的多軸載荷時會產生較嚴重的應力集中，進而導致徑向裂紋故障發生，對輪盤壽命的影響十分顯著，采用孔邊倒角、拋光等工藝措施來可降低危害。但不能解決根本問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種圓弧和直線段混合異型孔，以解決現有發動機轉子或汽輪機轉子幅板上的螺栓通孔、均壓孔等孔結構的應力集中現象，提高結構使用壽命。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種圓弧和直線段混合異型孔，其最大縱向輪廓為2a，最大橫向輪廓為2b，所述最大縱向輪廓2a小于等于最大橫向輪廓2b；

所述圓弧及直線段異型孔幾何輪廓由六段圓弧和兩段直線段構成；

所述六段圓弧為一個半徑為R₁的頂部主圓弧，一個半徑為R₄的底部主圓弧，兩個關于Y軸對稱的半徑為R₂的上過渡圓弧以及兩個關于Y軸對稱的半徑為R₃的下過渡圓弧；

所述兩段直線段為兩個關于Y軸對稱的長度為L的側邊直線段；

所述六段圓弧和兩段直線段光滑相切；

所述圓弧和直線段混合異型孔的輪廓相對Y軸對稱；

用于對所述圓弧和直線段混合異型孔開孔的銑刀開孔時的最小加工直徑為D_min；

所述孔中：

頂部主圓弧的圓心坐標為：

(x₁,y₁)＝(0,a-R₁)

兩個上過渡圓弧的圓心坐標分別為：

兩個下過渡圓弧的圓心坐標分別為：

底部主圓弧的圓心坐標為：

(x₄,y₄)＝(0,R₄-a)

頂部主圓弧與兩個上過渡圓弧的切點坐標分別為：

兩個上過渡圓弧與兩段直線段的切點坐標分別為：

兩個下過渡圓弧與底部主圓弧的切點坐標分別為：

兩個下過渡圓弧與兩段直線段的切點坐標分別為：

式中，

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

圓弧和直線段混合異型孔為一種參數化孔型，其輪廓形狀能夠在最大輪廓尺寸給定情況下根據異型孔設計參數的變化而變化，從而降低孔邊應力集中。以圓弧及直線段混合型異型孔替代圓形孔，并對混合異型孔設計參數進行優化后，可以顯著降低孔邊6點鐘及12點鐘位置最大主應力，對提高結構使用壽命有明顯益處。

附圖說明

圖1為現有技術中的國外某型發動機高壓渦輪盤異型孔的幾何輪廓；

圖2為本發明圓弧和直線段混合異型孔的幾何輪廓；

圖3為圓孔的第一主應力云圖；

圖4為本發明的第一主應力云圖。

其中，1-最大縱向輪廓2a；2-最大橫向輪廓2b；3-半徑為R1的頂部主圓弧；4-半徑為R2的上過渡圓弧；5-半徑為R3的下過渡圓弧；6-半徑為R4的底部主圓弧；7-長度為L的側邊直線段。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明：