CN109489957A - 一种用于轮盘试验的带应力分割槽的转接结构 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于轮盘试验的转接结构，转接结构包括盘心部分和盘缘部分，盘心部分在轴向方向上包括加厚部、应力分隔槽和驱动轴连接部，轮盘与盘缘部分连接，驱动轴连接部连接到驱动轴。

Description

一种用于轮盘试验的带应力分割槽的转接结构

技术领域

本发明涉及一种轮盘试验转接结构，具体地涉及一种用于航空发动机轮盘低循环疲劳试验的带应力分隔槽的转接结构。

背景技术

轮盘是航空发动机最典型的关键件，在包括风扇盘、压气机盘、涡轮盘、篦齿盘等，这些轮盘都处于高温、高压、高速旋转的工作状态，承受着温度场不均匀产生的热应力、轮盘外缘叶片的离心力及轮盘本身的质量离心力。

轮盘在飞机的起飞-工作-着陆的复杂循环中，其工作温度和应力(包括热应力)也随着循环变化，正是由于这些变化载荷的作用，随着循环次数的增加，在轮盘的薄弱部位(应力集中处)，如轮盘榫槽、通气孔、螺栓孔、中心孔以及其它型面突变的拐角处等产生高应力的低循环疲劳裂纹。因此轮盘的低循环疲劳性能显得尤为重要，而轮盘的低循环疲劳试验是获取轮盘低循环疲劳性能最直接和最重要的手段。

轮盘低循环疲劳试验件如图1所示。该结构由被试件1、连接螺母2、配重块3、连接螺栓4、转接结构5、锁片6、连接螺钉7、试验台连接轴8组成。轮盘试验件1通过转接结构5连接到试验设备8。如果转接结构设计不合理，会使轮盘在试验状态下裂纹萌生位置(低循环疲劳寿命最低点)与发动机状态不一致，导致试验失败。因此转接结构5的设计是开展低循环疲劳试验的关键环节之一。由于发动机状态下温度场是极其复杂的，试验状态下无法完全复现发动机状态下的温度场，导致轮盘试验状态与发动机状态载荷不一致，导致试验状态下轮盘的低循环疲劳寿命与发动机状态不一致，因此需通过转接结构5、配重块3等结构对试验状态下轮盘进行应力分布调整，以确保试验状态下轮盘低循环疲劳寿命最低点与发动机状态保持一致。

轮盘的盘心E是重要的低循环疲劳寿命考核部位，但由于发动机状态轮缘盘心温差较大的原因，试验均温状态下盘心寿命高于发动机状态，导致轮盘安装边螺栓孔F成为试验件低循环疲劳寿命最低点。目前常规的做法是通过调节配重块3或者增加径向止口A过盈量来降低螺栓孔孔边应力，提高螺栓孔寿命F，从而达到考核轮盘盘心的目的。

调节配重块3需要在安装边上安装配重块，这种方法的缺点是调节能力有限，当螺栓孔F的寿命远低于考核位置时，仅靠调节配重块3无法提高螺栓孔寿命。

调节径向止口A过盈量需要根据计算结果设计理论尺寸，这种方法的缺点是由于加工存在误差，加工出的尺寸无法与设计的理论尺寸完全一致，即使花费很高的加工成本使加工出的尺寸与理论尺寸完全一致，径向止口A尺寸也会因试验过程中多次装配分解造成的磨损，与当初的设计值存在偏差，当偏差增大时会使实验件的寿命最低位置转移，导致试验失败。

此外，转接结构3实现了试验件1与试验设备8的连接，需要在转接结构5 上开螺栓孔C，普通的转接结构轴向尺寸L1较小，通孔开在转接结构盘心位置，孔边C应力较大，试验件存在安全隐患。

发明内容

发明目的

本发明针对上述安装边螺栓孔寿命较低及转接结构开孔位置应力较大的问题，提出一种用于轮盘低循环疲劳试验的带应力分隔槽的转接结构。

技术方案

提供了一种用于轮盘试验的转接结构，转接结构包括盘心部分和盘缘部分，盘心部分在轴向方向上包括加厚部、应力分隔槽和驱动轴连接部，轮盘与盘缘部分连接，驱动轴连接部连接到驱动轴。

在所述转接结构中，所述转接结构用于轮盘低循环疲劳试验。

在所述转接结构中，通过改变加厚部、应力分隔槽和驱动轴连接部的轴向尺寸，来调整转接结构的盘缘部分与轮盘之间的挤压力，和/或降低驱动轴连接部的应力。

在上述转接结构中，通过螺栓结构将轮盘与盘缘部分连接。

在上述转接结构中，通过螺栓结构将驱动轴连接部连接到驱动轴。

如上所述，本发明提供了一种用于轮盘低循环疲劳试验的带应力分隔槽的转接结构，本发明将转接结构盘心加重，盘心轴向尺寸拉长，盘心中间位置开周向应力分隔槽，转接结构与试验件及设备轴连接方式不变。

有益效果

航空发动机轮盘低循环疲劳试验件设计的原则是试验件在试验状态下与发动机工作状态下低循环疲劳寿命分布相当，其中安装边止口的挤压程度直接影响到试验件本身的应力分布，继而影响到试验件本身的寿命分布。本发明公开了一种用于航空发动机轮盘低循环疲劳试验的带应力分隔槽的转接结构。该转接结构通过调节盘心的厚度调节盘心的承载能力，从而调节安装边止口挤压力，实现了试验件寿命的重新分布；鉴于与实验件连接位置盘心应力较大，与设备轴连接位置盘心应力较小，该转接结构在应力较小位置开周向应力分割槽，可以避免螺栓孔开到大应力区，避免应力集中，从而起到了保护试验件的目的；该转接结构结构简单，加工方便，经济性好，相比起相同作用的配重块，零件数量少，加工成本低。该形式的转接结构亦可用于其他轮盘试验。

本发明提供的用于轮盘低循环疲劳试验的带应力分隔槽的转接结构，由于盘心加厚，增加了盘心的承载能力，提高了与试验件连接径向止口的挤压力，可以根据挤压力的需求调节盘心厚度实现不同止口紧度的需求，达到降低安装边螺栓孔孔边应力，提高寿命的目的。

由于试验件与设备连接的位置——转接结构盘心应力较大，本发明在应力较小位置开周向应力分隔槽，可以显著降低开孔部位的应力。

此外，本发明的转接结构还可用于轮盘超转破裂等轮盘强度试验。

附图说明

将参考附图详细描述本发明，其中：

图1示出轮盘低循环试验件结构的示意图；

图2示出现有技术的转接结构的示意图；

图3示出本发明的转接结构的示意图；

图4示出包括图3的转接结构的试验件组件的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细说明：

如图3所示，本实施例的用于轮盘试验的转接结构9包括盘心部分和盘缘部分，盘心部分在轴向方向上包括加厚部、应力分隔槽和驱动轴连接部。在进行轮盘低循环疲劳试验时，轮盘1与盘缘部分连接，驱动轴连接部连接到驱动轴8。

通过改变加厚部、应力分隔槽和驱动轴连接部的轴向尺寸L1、L2、L3，来调整转接结构9的盘缘部分与轮盘之间的挤压力，和/或降低驱动轴连接部的应力。

换句话说，在本发明的用于轮盘低循环疲劳试验的带应力分隔槽的转接结构 9中，盘心H加厚区域较大，提高了转接结构9的刚性，能有效的增加试验状态下转子径向连接止口G的挤压力，提高试验件连接螺栓孔E的低循环疲劳寿命；周向应力分隔槽K将盘心H分隔成两部分，盘心加厚区应力较大，与试验器连接部位的应力较小，在应力较小的部位开螺栓孔J，可有效降低孔边J应力。

根据试验件1的结构调整转接结构9盘心H的尺寸L1、L2、L3，调整止口 G的止口挤压力及螺栓孔J的孔边应力。

图4示出应用本发明转接结构9的低循环疲劳试验件组件，试验件通过转接结构实现了与试验器的连接。通过螺栓结构经由螺栓孔B将轮盘1与盘缘部分连接。通过螺栓结构经由螺栓孔C将驱动轴连接部连接到驱动轴8。前后连接螺栓与普通连接螺栓一致。

在本实施例的转接结构9中，其盘心加重，盘心轴向尺寸拉长，盘心中间位置开周向应力分隔槽，转接结构与试验件及设备轴连接方式不变。

Claims (5)

1.一种用于轮盘试验的转接结构，转接结构包括盘心部分和盘缘部分，盘心部分在轴向方向上包括加厚部、应力分隔槽和驱动轴连接部，轮盘与盘缘部分连接，驱动轴连接部连接到驱动轴。

2.根据权利要求1所述的转接结构，其中，所述转接结构用于轮盘低循环疲劳试验。

3.根据权利要求1所述的转接结构，其中，通过改变加厚部、应力分隔槽和驱动轴连接部的轴向尺寸，来调整转接结构的盘缘部分与轮盘之间的挤压力，和/或降低驱动轴连接部的应力。

4.根据权利要求1所述的转接结构，其中，通过螺栓结构将轮盘与盘缘部分连接。

5.根据权利要求1或4所述的转接结构，其中，通过螺栓结构将驱动轴连接部连接到驱动轴。