[發明專利]一種用于高周疲勞極限測量的分體式葉片降頻結構

在審

• 申請號: 201711426959.1
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108254144A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 高雄兵;何凌川;吳堅;于進學;沈慶陽
• 申請（專利權）人: 中國航發四川燃氣渦輪研究院
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明屬于航空發動機領域，具體涉及到一種用于高周疲勞極限測量的分體式葉片降頻結構。一種用于高周疲勞極限測量的分體式葉片降頻結構，由葉背面配重塊1、葉盆面配重塊2、葉片試驗件3、螺栓4及螺母5組成。本發明通過配重塊兩端的螺栓將兩個配重塊連接的結構，不但可以避免對高頻葉片葉身結構的破壞，還可以使裝配時配重塊對葉身產生的擠壓應力更加均勻。前后配重塊和頂部焊接設計，使振動應力分布于葉身與配重裝配面和頂部焊接處，頂部焊接不再承受全部振動應力，避免了葉尖焊接配重對焊接缺陷的敏感性。配重塊的上厚下薄結構以及進氣邊的倒圓結構都有效避免了降低配重塊底部與葉身裝配處的應力集中問題。

技術領域

本發明屬于航空發動機領域，具體涉及到一種用于高周疲勞極限測量的分體式葉片降頻結構。

背景技術

測量航空發動機葉片構件的高周疲勞極限試驗多在振動臺上進行，而目前在振動臺上無法直接對高頻葉片進行高周疲勞極限測量試驗，為了解決這個問題就必須降低葉片的固有頻率。通常，降低葉片頻率方法有兩種：一種方法通過去掉葉片葉根部分的材料來實現降頻；另一種方法通過在靠近葉片葉尖位置處加配重來實現降頻。去材料方法不但會改變葉身的振型和振動應力分布從而影響試驗效果，而且當去除材料較多時還涉及到加工困難的問題。目前，對葉片降頻多采用加配重方法。先前的加配重方法通常是將配重粘接或在葉尖處焊接配重塊。但是，兩種方法都存在無法避免的問題，粘接法的連接牢固度較低，一般只適用于低激振力葉片，且對粘接劑和粘接面質量要求較高。焊接法雖然連接較牢固，但整個配重均位于葉尖頂部會對焊接質量提出較高要求，焊接質量的好壞對試驗數據的有效性有顯著影響。

發明內容

本發明的目的

本發明創造的目的是通過在高頻葉片的葉盆面和葉背面分別安裝一個配重塊，然后通過配重塊兩端的螺栓將兩個配重塊連接起來，最后將配重塊與葉尖頂部焊接在一起。通過配重塊的安裝，使得葉片固有頻率大幅降低，從而保證高頻葉片在振動臺上的高周疲勞極限測量試驗得以順利實施。本發明針對高頻葉片的降頻提出了新的結構解決方案。

本發明的技術方案

一種用于高周疲勞極限測量的分體式葉片降頻結構，由葉背面配重塊(1)、葉盆面配重塊(2)、葉片試驗件(3)、螺栓(4)及螺母(5)組成。裝配時，先通過螺栓(4) 與螺母(5)將葉盆面配重塊1、葉背面配重塊2連接在一起構成預連接結構，再通過對螺紋連接的調整保證預連接結構裝配到葉片試驗件(3)指定位置處。采用徑向定位確保裝配位置的可靠性，裝配時的基準位置為葉片試驗件(3)葉尖的排氣邊，保證裝配后該基準位置與葉背面配重塊(1)、葉盆面配重塊(2)頂端面的徑向尺寸達到指定值。裝配后，將葉片試驗件(3)的葉尖與葉背面配重塊(1)、葉盆面配重塊(2)焊接在一起。為防止振動時螺栓和配重塊之間發生松動，在擰緊螺栓和螺母后，將螺母和螺栓點焊在配重塊上。

螺栓(4)和螺母(5)可選用標準件。為了提高連接強度也可以采用高強度的航空材料進行重新加工，此時可讓螺母(5)的擰緊力矩達到上限值。

葉背面配重塊(1)和葉盆面配重塊(2)結構示意圖分別見圖2和圖3。設計時，保證兩配重塊質量接近。配重塊與葉身接觸面輪廓邊K的設計參考相應位置處的葉型設計，在沿徑向劃分截面(如圖3所示的0、I、II和III截面)，給出輪廓邊K各截面徑向高度及輪廓曲線數據(對于葉背面配重塊建立Xn和Yn坐標并對結構參數進行設計，如圖2 所示；對于葉盆面配重塊采用Xn和Yn坐標并對結構參數進行設計，如圖3所示)。為有效降頻以及降低配重塊底部與葉身裝配處的應力集中，配重塊設計為頂部厚下端薄的結構。由于航空發動機的葉片一般為進氣邊厚而排氣邊薄的結構，為了降低配重塊底部與葉身裝配處進氣邊處的應力集中，設計時在配重塊底部進氣邊處做了倒圓角處理。設計時，應注意將配重塊兩端安裝螺栓(4)和螺母(5)的面加工成平面。在配重塊加工完成后，需要將配重塊與葉身接觸面進行一對一修配。

本發明的有益效果