CN100560947C - 涡轮动叶片的叶根平台双楔形块阻尼结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮动叶片的叶根平台双楔形块阻尼结构，包括围带、叶身、叶根平台、叶根组成的动叶片，在叶片的叶根平台周向两个侧面开有缺口，该缺口内放有楔形阻尼块，楔形阻尼块的外端面与径向面齐平；动叶片旋转时，在离心力作用下楔形阻尼块的一个面紧压在叶根平台缺口的上表面，另一个面和相邻动叶片上的楔形阻尼块紧贴在一起，楔形阻尼块接触面上的正压力和摩擦力使叶片形成阻尼成圈结构。该结构能消耗振动的能量，减缓和消除叶片振动；增加叶根的刚性，减少安装偏差引起的叶片固有频率的分散性。其加工量小，加工、装拆方便，没有增加锁口叶片数、以及叶片的静应力水平和总体尺寸，具有很好的通用性。

Description

涡轮动叶片的叶根平台双楔形块阻尼结构

技术领域

本发明涉及涡轮动叶片，尤其涉及一种涡轮动叶片的叶根平台双楔形块阻尼结构，它包括装在叶根平台上的双楔形阻尼块，用于增加叶根的刚度，减小叶片固有频率的分散性，降低和减缓叶片的振动。

背景技术

装在转子上的叶片是透平实现能量转换的重要部件，典型的叶片包括叶身、叶根平台、叶根以及围带或拉筋，叶片通过叶根固定在转子上。对于高压级的叶片，工作时由于温度高，加上叶片和叶轮的离心力作用造成轮缘的直径增大，导致叶根接触面松动，而这个松动的大小又依赖于难以测量和控制的安装公差，因此，导致叶片的固有频率分散在一个较大的范围，给叶片的调频带来极大的困难。对于一些轴向插装的叶根，例如：枞树形叶根，叶根装在不同的叶根槽中，因此很难控制叶根平台在周向的间隙，这样的结果是不仅频率的分散度大，而且易引起振动下传导致叶根疲劳破坏。

在动叶片设计时，除了追求高的能量转换效率外，另一个重要指标是叶片应有良好的阻尼特性和调频能力以保证叶片的安全可靠性。

在动叶片中已经有多种不同形式的阻尼结构，例如：围带在叶顶的自带围带成圈阻尼结构、叶身上装有拉筋的成组叶片或成圈叶片结构，这些阻尼结构对于增加叶片结构阻尼，减小叶片振动具有良好的效果。尽管已经使用的技术和公开的专利，有其特点和优点，对提高叶片的安全可靠性起到了推动作用，但仍无法解决上述提到的具体技术问题，因此，提出一种新型的结构即可以控制叶根松动引起的叶片频率分散性，又具有良好的减振特性是工业领域的一个期待。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种涡轮动叶片的叶根平台双楔形块阻尼结构。该结构能够解决由于叶根松动引起的叶片频率分散性大的问题，提高了叶片的结构阻尼，增强了叶片的安全可靠性。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种涡轮动叶片的叶根平台双楔形块阻尼结构，包括围带、叶身、叶根平台、叶根组成的动叶片，其特征在于，在叶片的叶根平台周向两个侧面开有缺口，该缺口内放有楔形阻尼块，楔形阻尼块的外端面与径向面齐平；动叶片旋转时，在离心力作用下楔形阻尼块的一个面紧压在叶根平台缺口的上表面，另一个面和相邻动叶片上的楔形阻尼块紧贴在一起，楔形阻尼块接触面上的正压力和摩擦力使叶片形成阻尼成圈结构。

本发明的涡轮动叶片的叶根平台双楔形块阻尼结构的优点在于：增加了叶根的刚性，而且可以根据叶根间周向间隙自动调整楔形块的径向位置，以保证叶根间的松紧程度，克服了难以测量和控制的安装偏差带来的叶片频率分散性大的难题，同时降低了叶片振动下传导致的叶根疲劳破坏的可能性。

在非均匀气流力作用下，叶片发生振动时，楔形阻尼块与叶根平台接触面以及相邻两个楔形块的匹配面产生相对运动和相互作用的干摩擦力，该相对运动和干摩擦力消耗叶片振动能量，起到降低和消除叶片振动的作用。

可以通过调整楔形块结构尺寸，选择材料的密度和热膨胀系数，以获得最佳的叶片阻尼特性及振动特性，以满足不同机组和不同叶片级次可能遇到的危险振型和危险激振力频率的阶次的调频及增加阻尼的要求。

该结构的优点还在于，并不增加叶片静应力水平以及叶片的总体尺寸，不影响叶片的效率，没有引起新的锁口叶片的问题，叶片的对称性没有改变。此外，加工量小，加工、装拆方便，具有很好的通用性。可以通过调整楔形阻尼块结构尺寸和材料选择获得较佳的阻尼特性及振动特性，以满足不同叶片级安全可靠性需求。

附图说明

图1是叶片结构示意图；其中(a)是主视图，(b)是剖视图；(c)是顶视图和局部剖视图；

图2是自由叶片叶根平台上加工的楔形阻尼块的缺口，其中(a)是主视图，(b)是剖视图；

图3是成组叶片叶根平台上加工的楔形阻尼块的缺口；其中(a)是主视图，(b)是剖视图；(c)是相邻叶片组匹配的叶根平台的侧面分别加工一个截面形状为楔形的缺口示意图；

图4是本发明自由叶片叶根平台双楔形块阻尼结构的部分示意图；

图5是本发明成组叶片叶根平台双楔形块阻尼结构的部分示意图。

图中的标号分别表示：1、围带，2、叶身，3、叶根平台，4、叶根，5、缺口，6、楔形阻尼块，7、叶轮或转子体，8叶片间的焊缝。

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

参见图1至图5，以T形叶根为例作如下说明：

本发明的动叶片的叶根平台双楔形块阻尼结构，包括围带1、叶身2、叶根平台3、叶根4、以及装在叶根平台3上缺口5的楔形阻尼块6组成的动叶片，它是涡轮实现能量转换的重要部件，通过叶根4固定在叶轮或转子体7上。

如果叶片是自由叶片，加工时，在每个叶片叶根平台3的周向两个侧面分别加工一个截面形状为楔形的缺口5，见图2所示；如果叶片是成组叶片，加工时，在该叶片组和相邻叶片组匹配的叶根平台3的侧面分别加工一个截面形状为楔形的缺口5，见图3所示。并加工好楔形阻尼块6。在将叶片装入叶轮或转子体7前，将楔形阻尼块6进行研磨，以保证楔形阻尼块6和叶根平台3上的缺口5的良好配合，楔形阻尼块6的外端面与叶根径向面齐平，并将楔形阻尼块6粘贴在叶根平台3上。将叶片或叶片组依次装配固定在叶轮或转子体7上。

装配好之后，在叶轮或转子体7工作旋转时，楔形阻尼块6因离心力作用紧贴在叶根平台3的缺口5的上表面，楔形阻尼块6的外端面和相邻叶片上的楔形阻尼块6紧贴在一起，楔形阻尼块6接触面上的正压力和摩擦力使叶片形成阻尼成圈结构。

该结构增加了叶根的刚性，克服了难以测量和控制的安装偏差带来的叶片频率的分散性的难题，同时降低了叶片振动下传导致的叶根疲劳破坏的可能性。

安装时，楔形阻尼块6与相邻动叶片的楔形阻尼块6之间以及楔形阻尼块6和叶根平台3两侧的缺口5之间不要求过盈配合。

叶片振动时，楔形阻尼块6和叶根平台3上的缺口5的接触面以及相邻叶片的楔形阻尼块6间发生干摩擦，消耗振动的能量，起到增加结构阻尼，降低和消除振动能量的作用。可以调整楔形阻尼块6的截面形状和大小、轴向长度，以及选择楔形块的材料以获得叶片最佳的振动特性和阻尼特性。

采用该阻尼结构后没有增加叶片的周向、轴向尺寸，以及叶片的静应力水平，并不新增锁口叶片。

可以通过调整楔形阻尼块的尺寸、根据密度和热膨胀系数选择材料，以获得较佳的阻尼特性和振动特性。

很显然，尽管是以T形叶根来说明的，但由于结构上的特点，可以很容易的用到其它叶根形式及装配方式中去。

Claims (2)

1.一种涡轮动叶片的叶根平台双楔形块阻尼结构，包括围带(1)、叶身(2)、叶根平台(3)、叶根(4)组成的动叶片，其特征在于，在叶片的叶根平台(3)周向两个侧面开有缺口(5)，在缺口(5)内放楔形阻尼块(6)，楔形阻尼块(6)的外端面与叶根径向面齐平；动叶片旋转时，在离心力作用下楔形阻尼块(6)的一个面紧压在叶根平台缺口(5)的上表面，另一个面和相邻动叶片上的楔形阻尼块(6)紧贴在一起，楔形阻尼块(6)接触面上的正压力和摩擦力使叶片形成阻尼成圈结构。

2.如权利要求1所述的涡轮动叶片的叶根平台双楔形块阻尼结构，其特征在于，安装时，楔形阻尼块(6)与相邻动叶片的楔形阻尼块(6)之间以及楔形阻尼块(6)和叶根平台(3)两侧的缺口(5)之间不要求过盈配合。

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