CN209707296U - 压气机转子叶片榫头喷丸强度评估模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了压气机转子叶片榫头喷丸强度评估模拟装置，包括第一试片板，第一试片板为L形、且分为横向部和竖向部，横向部的上板面上安装有ALMEN试片，竖向部的外侧面上安装有ALMEN试片；还包括第二试片板，第二试片板为V形、且分为支撑部和试片部，试片部的两面均安装有ALMEN试片；第一试片板上设置的试片均用于模拟压气机转子叶片榫头凸出面的叶型，试片部上设置的试片均用于模拟压气机转子叶片榫头压力面的叶型；各试片用于喷丸机对其进行喷丸，并通过检查试片的喷丸强度评估叶片榫头的喷丸强度；本实用新型可以模拟压气机转子叶片榫头的凸出面和压力面在喷丸机内的状态，喷丸完毕后，通过检查试片的喷丸强度预测压气机转子叶片榫头的喷丸强度。

Description

压气机转子叶片榫头喷丸强度评估模拟装置

【技术领域】

本实用新型属于航空发动机零件喷丸强度检测领域，尤其涉及压气机转子叶片榫头喷丸强度评估模拟装置。

【背景技术】

航空发动机压气机(compressor)：燃气涡轮发动机中利用高速旋转的叶片给空气作功以提高空气压力的部件。压气机叶轮叶片的前端部分呈弯曲状称为导轮，起作用是将气体无冲击的导入工作叶轮，减小气流冲击损失。小型增压器的压气机叶轮一般将导轮与工作叶轮制成一体。压气机的叶轮出口有扩压器，使气体在叶轮中获得的动能尽可能多地转化为压力。扩压器分为叶片式和缝隙式两种。压气机的外壳有气流的进口和出口。进口一般呈轴向布置，流道略呈渐缩，以减小进气阻力。出口一般设计成流道沿圆周渐扩的蜗壳状，使高速气流在那里继续扩压，提高增压器的总效率。压气机由涡轮驱动，其主要性能参数有：转速、流量、空气流量、增压比和效率等。

轴流式压气机：空气在轴流式压气机中主要沿轴向流动。它由转子和静子两部分组成。由一排转子叶片和一排静子叶片组成一级，单级的增压比很小，为了获得较高的增压比，一般都采用多级结构。空气在压气机中被逐级增压后，密度和温度也逐级提高。

转子叶片通常呈螺旋状，从转子叶片看过去，并向叶片的根部移动，直至到转子中心，会发现风从很陡的角度进入，比地面的通常风向陡得多。如果叶片从特别陡的角度受到撞击，转子叶片将停止运转。因此，转子叶片需要被设计成螺旋状，以保证叶片后面的刀口，沿地面上的风向被推离。叶片是航空发动机、燃气轮机的关键零件，喷丸强化和表面粗糙度对其疲劳寿命和气动效率具有重要的影响。叶片属于典型的薄壁结构零件，其在生产过程中，需经过喷丸处理工序，进而在叶片内部引入残余应力，以提高叶片的疲劳强度和疲劳寿命，延长叶片的使用时间。由于喷丸后不能在叶片榫头上测量喷丸区域的喷丸强度，因此无法得知喷丸后的榫头各部位的喷丸强度。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供压气机转子叶片榫头喷丸强度评估模拟装置，以解决压气机转子叶片榫头喷丸强度无法测试的问题。

本实用新型采用以下技术方案：压气机转子叶片榫头喷丸强度评估模拟装置，包括第一试片板，第一试片板为L形、且分为横向部和竖向部，第一试片板L形的一段为水平设置横向部，第一试片板L形的另一段为垂直横向部设置的竖向部，横向部的上板面上安装有ALMEN试片，竖向部的外侧面上安装有ALMEN试片；

还包括第二试片板，第二试片板为V形、且分为支撑部和试片部，第二试片板V形的一段为与喷丸机连接的支撑部，第二试片板V形的另一段为装夹试片的试片部，试片部的两面均安装有ALMEN试片；

各试片均与对应的第一试片板和试片部相互贴合或紧靠，第一试片板上设置的试片均用于模拟压气机转子叶片榫头凸出面的叶型，试片部上设置的试片均用于模拟压气机转子叶片榫头压力面的叶型；各试片用于喷丸机对其进行喷丸，并通过检查试片的喷丸强度评估叶片榫头的喷丸强度。

进一步地，试片部的两面分别为内试片面和外试片面，内试片面与水平面的夹角为a，压气机转子叶片的压力面与榫头颈部横切面的夹角为b，a＝b；外试片面与水平面的夹角为c，叶片缘板与榫头颈部横切面的夹角为d，c与d互补。

进一步地，横向部和支撑部的下方设置有套筒，横向部和支撑部通过螺纹固定于套筒上，套筒用于套入喷丸机的自转轴上。

进一步地，横向部和支撑部与套筒之间设置有圆形盖板，圆形盖板的下端与套筒固定连接，圆形盖板的上端与横向部和支撑部螺纹连接。

进一步地，各试片均通过螺钉将整个试片卡在横向部、竖向部和试片部上。

进一步地，叶片榫头喷丸处理的喷丸种类为钢丸。

进一步地，第一试片板和第二试片板均为不锈钢板。

本实用新型的有益效果是：本实用新型可以模拟压气机转子叶片榫头的凸出面和压力面在喷丸机内的状态，在第一试片板和第二试片板上装上特定的试片，喷丸完毕后，检查试片的喷丸强度并进行调整，从而保证压气机转子叶片榫头的强度要求；通过检查试片的喷丸强度预测压气机转子叶片榫头的喷丸强度。

【附图说明】

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型第一试片板的侧视图；

图3为本实用新型第二试片板的侧视图；

图4为本实用新型第二试片板的侧视图；

图5为本实用新型第二试片板的后视图；

图6为本实用新型叶片的结构示意图；

图7为本实用新型中叶片榫头的结构示意图。

其中：1.第一试片板；10.横向部；11.竖向部；2.第二试片板；21.支撑部；22.试片部；3.试片；4.套筒；5.圆形盖板；6.螺钉；7.叶片；71.叶身；72.榫头；73.压力面；74.凸出面；75.颈部；76.凸起；77.减重槽；78.外缘板；79.内缘板。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型通过设计ALMEN夹具模拟零件在设备内的工作，在设定的位置上装上特定的试片3，工作完毕，检查试片3的喷丸强度，从而保证零件的强度要求。

压气机的组成中包括转子叶片和静子叶片，如图6和图7所示，转子叶片7由叶身71和榫头72组成，而榫头72的结构最为重要，也最为复杂，叶身71与榫头72相连接的平面是内缘板79，榫头72中最细的位置是叶片7的颈部75，颈部75两侧的弯曲面分别为压力面73和外缘板78，与压力面73相连接、且远离颈部75的面为凸出面74，除此之外，榫头72的自由端还设置有两个凸起76，以两个凸起76为安装基准，两个凸起76之间开设有减重槽77，榫头72是用于安装在发动机的齿轮上，压力面73用于和发动机盘连接，在发动机盘的榫槽处。

对于转子叶片，叶片的叶型设计根据具体压气机的要求而定，因此需要进行喷丸处理的部位也不相同，有些叶片只需要对叶身71进行喷丸处理，而有些叶片则需要对压力面73进行喷丸处理，还有些也可能只需对凸出面74进行处理，因此叶片7的喷丸位置由叶片7的施力点决定，每个叶片7的受力点都不一样，而凸出面74和压力面73是后续加工出来的，因为在加工的过程中会破坏材料的本身具有的特性，因此需要对加工出来的这些部位进行喷丸处理，以提高疲劳强度。

本实用新型公开了压气机转子叶片榫头喷丸强度评估模拟装置，如图1-3所示，包括第一试片板1，第一试片板1为不锈钢板，第一试片板1为L形、且分为横向部10和竖向部11，第一试片板1L形的一段为水平设置横向部10，第一试片板1L形的另一段为垂直横向部10设置的竖向部11，横向部10的上板面上安装有一个ALMEN试片3，竖向部11的外侧面上安装有一个ALMEN试片3，两个试片3均与第一试片板1相互贴合或紧靠，两个试片3均用于模拟压气机转子叶片7榫头72凸出面74的叶型，使得喷丸机对其进行喷丸，并通过检查试片3的喷丸强度评估叶片7榫头72凸出面74的喷丸强度。

第一试片板1的各试片3均通过螺钉6将整个试片3卡在横向部10或竖向部11上，即试片3的两个长边分别通过螺钉6将其卡住，而螺钉6又螺纹连接于横向部10和竖向部11上，两个试片3均与对应的横向部10和竖向部11相互贴合或紧靠，两个试片3均用于模拟叶片7榫头72凸出面74的叶型，并使得喷丸机对其进行喷丸，然后通过检查试片3的喷丸强度预测叶片7榫头72凸出面74的喷丸强度，叶片7榫头72凸出面74喷丸处理的喷丸种类为钢丸。

横向部10与竖向部11的夹角为90度，横向部10上试片3的安装走向与横向部10的L形设置走向相互垂直，竖向部11上试片3的安装走向与竖向部11的L形设置走向相互垂直；因为试片3需要模拟叶片7或者零件的形状或轮廓，因此需要对试片3的安装方向进行特定的设置，而本实用新型的试片3主要模拟的是叶片7榫头72凸出面74的形状或轮廓，叶片7榫头72凸出面74基本由水平向和和竖直向组成，所以将试片3的走向设置为水平或者竖向，即与叶片7榫头72压力面73的空间形状相匹配，这样设置后，夹持有试片3的夹具在喷丸机内接受喷丸后，可以将试片3取出，检测其喷丸强度，以此来判断和预测叶片7榫头72凸出面74的喷丸强度。

本实用新型还包括第二试片板2，如图4和图5所示，第二试片板2为不锈钢板，第二试片板2为V形、且分为支撑部21和试片部22，第二试片板2V形的一段为与喷丸机连接的支撑部21，第二试片板2V形的另一段为装夹试片3的试片部22，试片部22的两面均安装有一个ALMEN试片3，两个试片3均与试片部22相互贴合或紧靠，两个试片3均用于模拟压气机转子叶片7榫头72压力面73的叶型，使得喷丸机对其进行喷丸，并通过检查试片3的喷丸强度预测叶片7榫头72压力面73的喷丸强度，叶片7榫头72压力面73喷丸处理的喷丸种类为钢丸。

试片部22的两面分别为内试片面和外试片面，内试片面与水平面的夹角为a，压气机转子叶片7的压力面73与榫头72颈部75横切面的夹角为b，a＝b；外试片面与水平面的夹角为c，叶片7缘板与榫头72颈部75横切面的夹角为d，c与d互补。如此设置的原因为：试片3需要模拟叶片7或者零件的形状或轮廓，因此需要对试片3的安装方向进行特定的设置，而本实用新型的试片3主要模拟的是叶片7榫头72压力面73的形状或轮廓，叶片7榫头72压力面73基本是斜向上或者斜向下设置，所以将试片3的走向设置为与叶片7榫头72压力面73的空间形状相匹配，这样设置后，夹持有试片3的夹具在喷丸机内接受喷丸后，可以将试片3取出，检测其喷丸强度，以此来判断和预测叶片7榫头72压力面73的喷丸强度。

横向部10和支撑部21的下方设置有套筒4，横向部10和支撑部21通过螺纹固定于套筒4上，套筒4用于套入喷丸机的自转轴上，因为喷丸机在对叶片7榫头72凸出面74进行喷丸的过程中，需要叶片7进行自转，并且沿喷丸机的内轨道进行旋转，所以通过设置套筒4，将套筒4安装在喷丸机的自转轴上，方便夹具夹持着试片3进行旋转并自转，方便喷丸机顺利喷丸。

横向部10和支撑部21与套筒4之间设置有圆形盖板5，圆形盖板5的下端与套筒4固定连接，圆形盖板5的上端与横向部10和支撑部21螺纹连接，因为如果只是将横向部10和支撑部21与套筒4固定连接的话，由于套筒4是圆形，不易与横向部10和支撑部21进行固定，因此通过设置圆形盖板5，可以先将横向部10和支撑部21固定连接于圆形盖板5上，然后将圆形盖板5固定连接于套筒4上，操作方便，容易固定，不易脱落。

Claims (7)

1.压气机转子叶片榫头喷丸强度评估模拟装置，其特征在于，包括第一试片板(1)，所述第一试片板(1)为L形、且分为横向部(10)和竖向部(11)，所述第一试片板(1)L形的一段为水平设置横向部(10)，所述第一试片板(1)L形的另一段为垂直横向部(10)设置的竖向部(11)，所述横向部(10)的上板面上安装有ALMEN试片(3)，所述竖向部(11)的外侧面上安装有ALMEN试片(3)；

还包括第二试片板(2)，所述第二试片板(2)为V形、且分为支撑部(21)和试片部(22)，所述第二试片板(2)V形的一段为与喷丸机连接的支撑部(21)，所述第二试片板(2)V形的另一段为装夹试片(3)的试片部(22)，所述试片部(22)的两面均安装有ALMEN试片(3)；

各所述试片(3)均与对应的第一试片板(1)和试片部(22)相互贴合或紧靠，所述第一试片板(1)上设置的试片(3)均用于模拟压气机转子叶片(7)榫头(72)凸出面(74)的叶型，所述试片部(22)上设置的试片(3)均用于模拟压气机转子叶片(7)榫头(72)压力面(73)的叶型；各所述试片(3)用于喷丸机对其进行喷丸，并通过检查试片(3)的喷丸强度评估叶片(7)榫头(72)的喷丸强度。

2.根据权利要求1所述的压气机转子叶片榫头喷丸强度评估模拟装置，其特征在于，所述试片部(22)的两面分别为内试片面和外试片面，所述内试片面与水平面的夹角为a，所述压气机转子叶片(7)的压力面(73)与榫头(72)颈部(75)横切面的夹角为b，所述a＝b；所述外试片面与水平面的夹角为c，所述叶片(7)缘板与榫头(72)颈部(75)横切面的夹角为d，所述c与d互补。

3.根据权利要求2所述的压气机转子叶片榫头喷丸强度评估模拟装置，其特征在于，所述横向部(10)和支撑部(21)的下方设置有套筒(4)，所述横向部(10)和支撑部(21)通过螺纹固定于套筒(4)上，所述套筒(4)用于套入喷丸机的自转轴上。

4.根据权利要求3所述的压气机转子叶片榫头喷丸强度评估模拟装置，其特征在于，所述横向部(10)和支撑部(21)与套筒(4)之间设置有圆形盖板(5)，所述圆形盖板(5)的下端与套筒(4)固定连接，所述圆形盖板(5)的上端与横向部(10)和支撑部(21)螺纹连接。

5.根据权利要求1-4任一所述的压气机转子叶片榫头喷丸强度评估模拟装置，其特征在于，各所述试片(3)均通过螺钉(6)将整个试片(3)卡在横向部(10)、竖向部(11)和试片部(22)上。

6.根据权利要求5所述的压气机转子叶片榫头喷丸强度评估模拟装置，其特征在于，叶片(7)榫头(72)喷丸处理的喷丸种类为钢丸。

7.根据权利要求6所述的压气机转子叶片榫头喷丸强度评估模拟装置，其特征在于，所述第一试片板(1)和第二试片板(2)均为不锈钢板。