[發明專利]一種成對矩形齒配合的渦輪葉片緣板

有效

• 申請號: 201510586578.4
• 申請日: 2015-09-15
• 公開（公告）號: CN105134303B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 魏大盛;王延榮;張凱;李昆
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F01D5/16
• 分類號: F01D5/16
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 趙文利

技術領域

本發明針對渦輪葉片的緣板部位，屬于機械阻尼減振結構技術領域，特別涉及一種成對矩形齒配合的渦輪葉片緣板。

背景技術

航空發動機渦輪葉片工作環境嚴苛，不僅要承受高溫高壓高速燃氣的沖刷，還要在轉動情況下承受燃氣噴嘴周期變化的沖擊力。渦輪轉子葉片因整體剛度、強度、振動等原因斷裂的情況在國內外的飛行事故中多次出現。為了增強渦輪葉片整體剛度和抗振性能，降低渦輪轉子葉片的最大振動應力，延長其使用壽命，需要在渦輪葉片的緣板部位增加阻尼器。

發明內容

本發明為了改善傳統平面緣板的接觸阻尼及整環葉片剛度，提出一種便捷安裝和減振效果良好的成對矩形齒配合的渦輪葉片緣板。

一種成對矩形齒配合的渦輪葉片緣板，每一個葉片底部安裝一個緣板；緣板一側邊為矩形齒，相對側邊為平面結構。

渦輪葉片的個數分為奇數和偶數兩種情況，對于偶數個數的渦輪葉片，將每兩個渦輪葉片分為一組，每組葉片中的兩個緣板相對放置安裝。

對于一組葉片中的渦輪葉片緣板，相對側邊為相互嚙合的多對矩形齒，且矩形齒的嚙合齒數相差1；

具體為：一個緣板的矩形齒位于所在葉片的葉盆側，另一個緣板的矩形齒位于所在葉片的葉背側；嚙合矩形齒和渦輪葉片緣板的厚度保持相同。

矩形齒的齒寬度值由阻尼所需產生摩擦的面積和葉片整體剛度而定，寬度計算由矩形齒所在緣板側邊的長度除以整數n，n按照需求選取通常為3-8；

矩形齒的齒深依據整數n選取，n值越小，深度越大，n值以不觸及葉根部的葉片外形線為極限值，以保證接觸面積。

矩形齒的數量由阻尼減振效果的數值模擬結果或者試驗測試結果確定。

每組配對緣板的另一側邊為平面結構，與相鄰組緣板的平面結構相配合，形成平面接觸。

對于奇數個數的渦輪葉片，將其中兩兩緣板配對后，剩余的一個緣板選用與其余緣板相同尺寸的平面結構，直接與相鄰兩個成對的緣板平面結構相配合，形成平面接觸，最終使整個渦輪葉片的葉冠間壓緊成整環結構。

本發明的優點在于：

1)、本發明一種成對矩形齒配合的渦輪葉片緣板，增強了渦輪葉片整體剛度和抗振性能，降低了渦輪轉子葉片的最大振動應力，延長了其使用壽命。

2)、本發明一種成對矩形齒配合的渦輪葉片緣板，采用矩形齒緣板結構，既安裝方便，又使得葉片之間接觸面增加。

3)、本發明一種成對矩形齒配合的渦輪葉片緣板，該結構能夠提供良好的阻尼效果，也能夠更好地增強葉片剛度。

附圖說明

圖1為本發明成對矩形齒配合的渦輪葉片緣板的矩形齒在葉盆方向示意圖；

圖2為本發明成對矩形齒配合的渦輪葉片緣板的配合示意圖；

圖3為本發明成對矩形齒配合的渦輪葉片葉冠和緣板示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。

本發明一種成對矩形齒配合的渦輪葉片緣板，在平面接觸緣板的基礎上發展而來的，如圖1和圖2所示，包括葉片和緣板；葉片的數量和緣板的數量相同；每一個緣板澆鑄在一個葉片底部；緣板一側邊為矩形齒，相對側邊為平面結構；其余側邊可以為波紋形，直線形，鋸齒形等常規形狀。

渦輪葉片的個數分為奇數和偶數兩種情況，對于偶數個數的渦輪葉片，將每兩個渦輪葉片為一組相對放置成對安裝；兩個渦輪葉片緣板的相對側為相互嚙合的多對矩形齒，其中嚙合截面為矩形直齒結構，一組內的兩個渦輪葉片緣板嚙合齒數相差1；兩個渦輪葉片緣板的另一側邊非嚙合面為平面結構，與另一組渦輪葉片緣板平面結構直接接觸靠緊。也就是兩個渦輪葉片緣板的另一側邊與另一組多對矩形齒的渦輪葉片緣板的另一側相配合，形成平面接觸。

每組緣板的位置具體為：一個渦輪葉片緣板的嚙合矩形齒位于所在葉片的葉盆側，另一個渦輪葉片緣板的嚙合矩形齒位于所在葉片的葉背側；嚙合矩形齒和渦輪葉片緣板的厚度始終保持相同。

嚙合矩形齒的齒寬是矩形齒凸出的最前沿，寬度由阻尼所需產生摩擦的面積和多個葉片整體剛度而定，寬度計算由矩形齒所在緣板側邊的長度除以整數n，n按照需求選取通常為3-8；

嚙合矩形齒的齒深與矩形齒的寬相垂直，深度依據整數n選取，n值越小，深度較大，以不觸及葉根部的葉片外形線為極限值，以保證接觸面積。嚙合齒的數量由阻尼減振效果的數值模擬結果或者試驗測試結果確定。