CN105134303B - 一种成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板，包括叶片和缘板；每一个叶片底部安装一个缘板；缘板为一侧是矩形齿的长方形。将每两个涡轮叶片分为一组，每组叶片中的两个缘板相对放置安装，相对侧为相互啮合的矩形齿，两个缘板的另一侧为平面结构；每组成对缘板的平面结构与相邻组缘板的平面结构相配合，形成平面接触。优点在于，通过矩形齿缘板之间相互啮合，增加叶片刚性，提高叶片的自振频率；不同组缘板的平面接触在叶片振动时，通过相互之间的摩擦吸收振动能量，起到减振作用。
Description
技术领域
本发明针对涡轮叶片的缘板部位，属于机械阻尼减振结构技术领域，特别涉及一种成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板。
背景技术
航空发动机涡轮叶片工作环境严苛，不仅要承受高温高压高速燃气的冲刷，还要在转动情况下承受燃气喷嘴周期变化的冲击力。涡轮转子叶片因整体刚度、强度、振动等原因断裂的情况在国内外的飞行事故中多次出现。为了增强涡轮叶片整体刚度和抗振性能，降低涡轮转子叶片的最大振动应力，延长其使用寿命，需要在涡轮叶片的缘板部位增加阻尼器。
发明内容
本发明为了改善传统平面缘板的接触阻尼及整环叶片刚度，提出一种便捷安装和减振效果良好的成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板。
一种成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板，每一个叶片底部安装一个缘板；缘板一侧边为矩形齿，相对侧边为平面结构。
涡轮叶片的个数分为奇数和偶数两种情况，对于偶数个数的涡轮叶片，将每两个涡轮叶片分为一组，每组叶片中的两个缘板相对放置安装。
对于一组叶片中的涡轮叶片缘板，相对侧边为相互啮合的多对矩形齿，且矩形齿的啮合齿数相差1；
具体为：一个缘板的矩形齿位于所在叶片的叶盆侧，另一个缘板的矩形齿位于所在叶片的叶背侧；啮合矩形齿和涡轮叶片缘板的厚度保持相同。
矩形齿的齿宽度值由阻尼所需产生摩擦的面积和叶片整体刚度而定，宽度计算由矩形齿所在缘板侧边的长度除以整数n，n按照需求选取通常为3-8；
矩形齿的齿深依据整数n选取，n值越小，深度越大，n值以不触及叶根部的叶片外形线为极限值，以保证接触面积。
矩形齿的数量由阻尼减振效果的数值模拟结果或者试验测试结果确定。
每组配对缘板的另一侧边为平面结构，与相邻组缘板的平面结构相配合，形成平面接触。
对于奇数个数的涡轮叶片，将其中两两缘板配对后，剩余的一个缘板选用与其余缘板相同尺寸的平面结构，直接与相邻两个成对的缘板平面结构相配合，形成平面接触，最终使整个涡轮叶片的叶冠间压紧成整环结构。
本发明的优点在于：
1)、本发明一种成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板，增强了涡轮叶片整体刚度和抗振性能，降低了涡轮转子叶片的最大振动应力，延长了其使用寿命。
2)、本发明一种成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板，采用矩形齿缘板结构，既安装方便，又使得叶片之间接触面增加。
3)、本发明一种成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板，该结构能够提供良好的阻尼效果，也能够更好地增强叶片刚度。
附图说明
图1为本发明成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板的矩形齿在叶盆方向示意图；
图2为本发明成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板的配合示意图；
图3为本发明成对矩形齿配合的涡轮叶片叶冠和缘板示意图。
图中：
1.叶片；2.缘板；3.矩形齿；4.叶冠；
101.叶盆；102.叶背；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明一种成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板，在平面接触缘板的基础上发展而来的，如图1和图2所示，包括叶片1和缘板2；叶片的数量和缘板的数量相同；每一个缘板浇铸在一个叶片底部；缘板一侧边为矩形齿3，相对侧边为平面结构；其余侧边可以为波纹形，直线形，锯齿形等常规形状。
涡轮叶片的个数分为奇数和偶数两种情况，对于偶数个数的涡轮叶片，将每两个涡轮叶片为一组相对放置成对安装；两个涡轮叶片缘板的相对侧为相互啮合的多对矩形齿，其中啮合截面为矩形直齿结构，一组内的两个涡轮叶片缘板啮合齿数相差1；两个涡轮叶片缘板的另一侧边非啮合面为平面结构，与另一组涡轮叶片缘板平面结构直接接触靠紧。也就是两个涡轮叶片缘板的另一侧边与另一组多对矩形齿的涡轮叶片缘板的另一侧相配合，形成平面接触。
每组缘板的位置具体为：一个涡轮叶片缘板的啮合矩形齿位于所在叶片的叶盆101侧，另一个涡轮叶片缘板的啮合矩形齿位于所在叶片的叶背102侧；啮合矩形齿和涡轮叶片缘板的厚度始终保持相同。
啮合矩形齿的齿宽是矩形齿凸出的最前沿，宽度由阻尼所需产生摩擦的面积和多个叶片整体刚度而定，宽度计算由矩形齿所在缘板侧边的长度除以整数n，n按照需求选取通常为3-8；
啮合矩形齿的齿深与矩形齿的宽相垂直，深度依据整数n选取，n值越小，深度较大，以不触及叶根部的叶片外形线为极限值，以保证接触面积。啮合齿的数量由阻尼减振效果的数值模拟结果或者试验测试结果确定。
对于奇数个数的涡轮叶片，将其中两两缘板配对后，剩余的一个缘板选用与其余缘板相同尺寸的平面结构，直接与相邻两个成对的缘板平面结构相配合，形成平面接触，最终使整个涡轮叶片的缘板间压紧成整环结构。
如图3所示，本发明成对矩形齿配合的方案不仅应用在涡轮叶片的叶冠1，同样可以相同的方式应用于涡轮叶片1的缘板2，或者涡轮叶片的叶冠4和缘板2均采用矩形齿配合；且在涡轮叶片的叶冠和缘板均采用矩形齿配合时，还可使矩形齿4配合部分交错布置。
本发明一种多对矩形齿配合的涡轮叶片缘板，其中一组缘板相互啮合可以增加叶片刚性，提高叶片的自振频率；不同组缘板的平面接触在叶片振动时，可以通过相互之间的摩擦吸收振动能量，起到减振作用。此结构可应用于民机/军机各种大小推力/功率的发动机涡轮叶片当中；能够提高叶片刚度和抗振性能，延长叶片的使用寿命。
Claims (6)
1.一种成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板，其特征在于：每一个叶片底部安装一个缘板；缘板为一侧边设计有矩形齿，相对侧边为平面结构；
将每两个叶片分为一组，每组叶片中的两个缘板的矩形齿相对设置，且相互啮合，相邻两组叶片中相邻缘板的平面结构配合接触。
2.如权利要求1所述的一种成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板，其特征在于：所述的叶片为奇数个时，剩余的一个缘板相对侧边均采用平面结构，分别与相邻两组叶片中缘板的平面结构配合接触。
3.如权利要求1所述的一种成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板，其特征在于：所述的缘板具体安装为：每组叶片中一个缘板的矩形齿位于所在叶片的叶盆侧，另一个缘板的矩形齿位于所在叶片的叶背侧；且两个缘板的矩形齿的齿数相差1。
4.如权利要求1所述的一种成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板，其特征在于：所述的矩形齿的齿宽为矩形齿所在缘板侧边的长度除以整数n，n为3～8。
5.如权利要求1所述的一种成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板，其特征在于：所述的矩形齿的齿深需不触及叶根部的叶片外形线。
6.如权利要求1所述的一种成对矩形齿配合的涡轮叶片缘板，其特征在于：所述的矩形齿的厚度和缘板的厚度相同。
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