集成式锁片、涡轮转子及其装配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种集成式锁片、涡轮转子及其装配方法，在利用集成式锁片对叶片和涡轮盘进行装配后，通过两个轴向挡边部从两侧锁定叶片的轴向位置并起到控制空气流通量的作用，并使径向挡边部抵住涡轮盘盘缘、减振部与叶片缘板内侧面之间留有间隙，使得减振部在工作状态下可以在离心力作用下与叶片缘板的内侧面相贴合，起到摩擦减振的效果。其集成了现有锁片、阻尼器和封严片的功能，利用一个零件实现了三个零件的功能，大大减少了涡轮转子上的零件数量和总重量，大大简化了涡轮转子的装配工艺，避免了因零件装配不到位而导致发动机可靠性降低的问题，并且在发动机检修期间分解复装涡轮转子时，大大减少了必换件的替换数量，节省了换件成本。了换件成本。了换件成本。

【技术实现步骤摘要】
集成式锁片、涡轮转子及其装配方法


[0001]本专利技术涉及涡轮转子装配
，特别地，涉及一种集成式锁片，另外，还特别涉及一种采用上述集成式锁片的涡轮转子，还涉及一种上述涡轮转子的装配方法。

技术介绍

[0002]涡轮转子的结构设计需要考虑各方面需求，在设计无导流盘且非整体叶盘的涡轮转子时，通常需要在转子中设计锁片，使叶片轴向定位，而当叶片在共振频率下的激振幅值较大时，则需要在叶片和涡轮盘之间设计阻尼器，通过阻尼和叶片之间的摩擦耗散叶片激振的能量，而当叶片与涡轮盘之间的间隙较大时，如果空气系统需要控制该间隙，还需要设计封严片或类似零件来控制空气流通量。目前的涡轮转子设计结构通常是将锁片、减振阻尼、封严片等零件分别设计，并分别装配至涡轮转子中，为了减轻涡轮转子的重量，所以此类零件一般设计为小巧轻薄的钣金件，其数量较多，装配工艺繁琐，很容易因为装配不到位而导致发动机可靠性降低。并且，此类零件很容易损坏，全部都被归为发动机必换件，在发动机检修期间，如果要检查涡轮转子各个叶片的状况则需要分解涡轮转子，则锁片、阻尼、封严片每次都必须全部换用新件，换件的经济成本较大。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种集成式锁片、涡轮转子及其装配方法，以解决现有的涡轮转子结构采用锁片、减振阻尼和封严片分别设计并分别装配的方式所存在的装配工艺繁琐、换件成本高的技术问题。
[0004]根据本专利技术的一个方面，提供一种集成式锁片，包括呈一体式结构并依次设置的第一轴向挡边部、过渡部、减振部、径向挡边部和第二轴向挡边部，在进行叶片与涡轮盘的装配时，先将多个集成式锁片的第一轴向挡边部与整圈均布的叶片的榫头端面对应贴合，同时将过渡部、减振部、径向挡边部和第二轴向挡边部从叶片的伸根之间、缘板之下穿过，并对整圈的集成式锁片和叶片进行定位，再沿发动机轴向将整圈叶片的榫头推入涡轮盘的榫槽内，然后弯折第二轴向挡边部并将其卡入涡轮盘的锁片凹槽内，此时，通过第一轴向挡边部和第二轴向挡边部从两侧锁定叶片的轴向位置并起到控制叶片和涡轮盘之间空气流通量的作用，径向挡边部抵住涡轮盘盘缘、减振部与叶片缘板内侧面之间留有间隙，使得减振部在工作状态下因离心力与叶片缘板的内侧面贴合，以起到摩擦减振的作用。
[0005]进一步地，所述减振部沿发动机轴向的长度L0与叶片缘板沿发动机轴向的长度L需满足以下条件：
‑
0.05mm≤L0‑
L≤0mm，所述过渡部的上表面和径向挡边部的下表面之间沿发动机径向的高度差h0与叶片缘板内侧加强筋和涡轮盘之间的径向间隙h需满足以下条件：
‑
0.05mm≤h0‑
h≤0mm，所述第一轴向挡边部和第二轴向挡边部的宽度A0与涡轮盘相邻榫槽边缘之间的间距A需满足以下条件：
‑
0.05mm≤A0‑
A≤0mm。
[0006]进一步地，所述减振部与径向挡边部之间的夹角α0与叶片缘板和涡轮盘边缘轮廓之间的夹角α需满足以下条件：α0＝α。
[0007]进一步地，在对集成式锁片的质量进行优化设计时，通过将叶片
‑
锁片阻尼模型简化为单自由度模型并构建单自由度宏观滑动系统的动力学方程，对动力学方程进行求解后得到集成式锁片的最优设计质量以获得最佳的减振效果。
[0008]进一步地，所述动力学方程的表达式为：
[0009][0010]其中，m表示叶片模态质量，x表示叶片振幅，和分别表示叶片振幅的二阶导数和一阶导数，c表示叶片阻尼系数，c
eq
表示阻尼器等效阻尼系数，k表示叶片刚度，k
eq
表示阻尼器等效刚度，f0表示激振载荷，ω表示激振载荷角速度，t表示激振载荷的加载时间，f表示阻尼器摩擦力，通过对动力学方程求解得到接触面的叶片振幅x与阻尼器摩擦力f之间的关系曲线，进而换算得到接触面的叶片振幅x与锁片质量之间的关系曲线，从关系曲线中选取叶片振幅x最小点所对应的锁片质量作为集成式锁片的最优设计质量。
[0011]进一步地，整圈均布的若干个集成式锁片的第一轴向挡边部相互连接为环形挡边，使得若干个集成式锁片形成整体的环形锁片，在进行叶片与涡轮盘的装配时，将环形挡边与整圈均布的叶片榫头端面贴紧。
[0012]进一步地，完成叶片与涡轮盘的装配后，环形锁片的每个减振部与叶片缘板的内侧面贴合。
[0013]进一步地，完成叶片与涡轮盘的装配后，叶片榫头与集成式锁片之间的轴向间隙为0mm～0.15mm。
[0014]另外，本专利技术还提供一种涡轮转子，采用如上所述的集成式锁片进行叶片与涡轮盘的装配。
[0015]另外，本专利技术还提供一种涡轮转子的装配方法，用于对如上所述的涡轮转子进行装配，包括以下内容：
[0016]将多个集成式锁片的第一轴向挡边部与整圈均布的叶片的榫头端面对应贴合，同时将过渡部、减振部、径向挡边部和第二轴向挡边部从叶片的伸根之间、缘板之下穿过，并对整圈的集成式锁片和叶片进行定位；
[0017]沿发动机轴向将整圈叶片的榫头推入涡轮盘的榫槽内；
[0018]弯折每个集成式锁片的第二轴向挡边部并将其卡入涡轮盘的锁片凹槽内，此时，通过第一轴向挡边部和第二轴向挡边部从两侧锁定叶片的轴向位置并起到控制叶片和涡轮盘之间空气流通量的作用，径向挡边部抵住涡轮盘盘缘、减振部与叶片缘板内侧面之间留有间隙，使得减振部在工作状态下因离心力与叶片缘板的内侧面贴合，以起到摩擦减振的作用。
[0019]本专利技术具有以下效果：
[0020]本专利技术的集成式锁片，在对叶片和涡轮盘进行装配后，通过第一轴向挡边部和第二轴向挡边部从两侧锁定叶片的轴向位置，并且两侧宽大的挡边部还可以封严气体，起到控制叶片和涡轮盘之间空气流通量的作用，同时起到了锁片和封严片的作用，并使径向挡边部抵住涡轮盘盘缘、减振部与叶片缘板内侧面之间留有间隙，使得减振部在工作状态下可以在离心力作用下与叶片缘板的内侧面相贴合，从而在叶片缘板内侧面和涡轮盘之间形成摩擦阻尼，通过减振部与叶片缘板内侧面之间的摩擦耗散叶片激振能量，进而起到摩擦
减振的效果。所述集成式锁片集成了现有锁片、阻尼器和封严片的功能，利用一个零件实现了三个零件的功能，大大减少了涡轮转子上的零件数量和总重量，大大简化了涡轮转子的装配工艺，避免了因零件装配不到位而导致发动机可靠性降低的问题，并且在发动机检修期间分解复装涡轮转子时，大大减少了必换件的替换数量，节省了换件成本。
[0021]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0022]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0023]图1是本专利技术优选实施例的集成式锁片的结构示意图。
[0024]图2是本专利技术优选实施例中利用集成式锁片对叶片和涡轮盘进行装配的结构示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成式锁片，其特征在于，包括呈一体式结构并依次设置的第一轴向挡边部、过渡部、减振部、径向挡边部和第二轴向挡边部，在进行叶片与涡轮盘的装配时，先将多个集成式锁片的第一轴向挡边部与整圈均布的叶片的榫头端面对应贴合，同时将过渡部、减振部、径向挡边部和第二轴向挡边部从叶片的伸根之间、缘板之下穿过，并对整圈的集成式锁片和叶片进行定位，再沿发动机轴向将整圈叶片的榫头推入涡轮盘的榫槽内，然后弯折第二轴向挡边部并将其卡入涡轮盘的锁片凹槽内，此时，通过第一轴向挡边部和第二轴向挡边部从两侧锁定叶片的轴向位置并起到控制叶片和涡轮盘之间空气流通量的作用，径向挡边部抵住涡轮盘盘缘、减振部与叶片缘板内侧面之间留有间隙，使得减振部在工作状态下因离心力与叶片缘板的内侧面贴合，以起到摩擦减振的作用。2.如权利要求1所述的集成式锁片，其特征在于，所述减振部沿发动机轴向的长度L0与叶片缘板沿发动机轴向的长度L需满足以下条件：
‑
0.05mm≤L0‑
L≤0mm，所述过渡部的上表面和径向挡边部的下表面之间沿发动机径向的高度差h0与叶片缘板内侧加强筋和涡轮盘之间的径向间隙h需满足以下条件：
‑
0.05mm≤h0‑
h≤0mm，所述第一轴向挡边部和第二轴向挡边部的宽度A0与涡轮盘相邻榫槽边缘之间的间距A需满足以下条件：
‑
0.05mm≤A0‑
A≤0mm。3.如权利要求1所述的集成式锁片，其特征在于，所述减振部与径向挡边部之间的夹角α0与叶片缘板和涡轮盘边缘轮廓之间的夹角α需满足以下条件：α0＝α。4.如权利要求1所述的集成式锁片，其特征在于，在对集成式锁片的质量进行优化设计时，通过将叶片
‑
锁片阻尼模型简化为单自由度模型并构建单自由度宏观滑动系统的动力学方程，对动力学方程进行求解后得到集成式锁片的最优设计质量以获得最佳的减振效果。5.如权利要求4所述的集成式锁片，其特征在于，所述动力学方程的表达式为：其中，m...

【专利技术属性】
技术研发人员：张若昀，蒋康河，陈竞炜，李维，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：