CN110523929B - 一种叶片叶型尺寸控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叶片叶型尺寸控制方法，1.将叶片的叶尖处至叶身与榫根连接处之间区域，选取n个叶片截面，分别为S1、S2……Sn，n为正整数；2.测量每个叶片截面至叶身与榫根连接处的距离Hn；测量整个叶身长度H；3.将Hn和H分别带入至公式中；

得到叶片截面Sn放完蜡模收缩之后叶型的偏置量Ln；其中，叶身与榫根连接处放完蜡模收缩之后的最大叶型偏置量L为已知量；4.采用偏置量Ln，作为叶片制造时，对叶片截面Sn的最终偏置量进行控制。保证了叶身与榫根连接处的疲劳性能不会降低，在叶片尺寸公差范围内，满足了叶型尺寸设计要求和叶片重量要求，不会使叶片超过设计重量。

Description

一种叶片叶型尺寸控制方法

技术领域

本发明属于发动机叶片制造领域，涉及一种叶片叶型尺寸控制方法。

背景技术

航空发动机涡轮工作叶片是发动机中的转动件，在非常苛刻的环境下工作，为提高发动机推重比，要求工作叶片的重量在一定的范围内波动；为保证叶片的高周疲劳性能，要求工作叶片有一定的疲劳强度，除满足重量和疲劳性能之外，叶片尺寸尤其是叶片叶型尺寸还要符合设计图纸要求，而航空发动机涡轮工作叶片叶型尺寸公差要求非常严格，因此，工作叶片需要同时满足重量、疲劳性能和叶型尺寸要求，以往的工作叶片叶型尺寸设计时，仅考虑了叶片在三维方向上不同的收缩量和后续处理对于叶型尺寸的减少而进行的偏置，没有考虑工作叶片叶型尺寸设计对于疲劳性能和重量的影响，而工作叶片重量和疲劳性能恰恰主要体现在叶片叶型尺寸上。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种叶片叶型尺寸控制方法，在保证叶片叶型尺寸的前提下，同时满足叶片重量要求和疲劳性能要求。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种叶片叶型尺寸控制方法，包括以下步骤：

步骤一，将叶片的叶尖处至叶身与榫根连接处之间区域，选取n个叶片截面，分别为S1、S2……Sn，n为正整数；

步骤二，测量每个叶片截面至叶身与榫根连接处的距离Hn；测量整个叶身长度H；

步骤三，将步骤二中的测量得到的Hn和H，分别带入至公式中：

得到叶片截面Sn放完蜡模收缩之后叶型的偏置量Ln；其中，叶身与榫根连接处放完蜡模收缩之后的最大叶型偏置量L为已知量；

步骤四，采用步骤三计算得到的偏置量Ln，作为叶片制造时，对叶片截面Sn 的最终偏置量进行控制。

优选的，步骤一中，将叶片的叶尖处至叶身与榫根连接处之间区域，选取2- 6个叶片截面。

进一步，将叶片的叶尖处至叶身与榫根连接处之间区域，选取4个叶片截面。

再进一步，4个叶片截面，是在叶尖处至叶身与榫根连接处之间区域均匀分布。

进一步，4个叶片截面，是从叶尖处至叶身与榫根连接处之间，相邻的两个叶片截面之间距离逐渐增大或逐渐减小。

进一步，4个叶片截面由叶尖处至叶身与榫根连接处，分别记为S1、S2、S3 和S4，测量S1-S4至叶身与榫根连接处的距离，分别记为H1、H2、H3和H4。

再进一步，将H1、H2、H3和H4分别代入公式

中；得到：

其中L1为S1处叶片截面放完蜡模收缩之后叶型的偏置量，L2为S2处叶片截面放完蜡模收缩之后叶型的偏置量，L3为S3处叶片截面放完蜡模收缩之后叶型的偏置量，L4为S4处叶片截面放完蜡模收缩之后叶型的偏置量。

优选的，叶尖处的叶型偏置量为0mm。

优选的，步骤二中，通过模拟软件，在模拟出的叶片上获取每个叶片截面至叶身与榫根连接处的距离，以及叶身长度。

优选的，步骤一中，将叶片典型截面作为选取的叶片截面。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过将叶片叶身与榫根连接处叶型的偏置量设计到最大，然后沿叶身叶型高度逐渐递减，至叶尖处最小，保证了叶身与榫根连接处的疲劳性能不会降低，在叶片尺寸公差范围内，满足了叶型尺寸设计要求，并且同时满足了叶片重量要求，不会使叶片超过设计重量。

附图说明

图1为本发明的涡轮工作叶片叶型偏置示意图。

其中：1-叶尖处；2-叶身；3-叶身与榫根连接处；4-榫根。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，为涡轮工作叶片的结构示意图和该叶片的叶型偏置示意图，叶身2底部与榫根4连接，顶部为叶尖。

步骤一，将叶片的叶尖处1至叶身与榫根连接处3之间区域，选取n个叶片截面，分别为S1、S2……Sn，n为正整数。

选取的叶片截面没有固定要求，数量可以为2-6个；分布规律可以等距均匀分布，也可以为从叶尖处1至叶身与榫根连接处3之间，相邻的两个叶片截面之间距离逐渐增大或逐渐减小；也可以直接选取叶片典型截面。

步骤二，测量每个叶片截面至叶身与榫根连接处3的距离Hn；测量整个叶身2长度H。

通过模拟软件，在模拟出的叶片上获取每个叶片截面至叶身与榫根连接处3 的距离，以及叶身2长度。

步骤三，将步骤二中的测量得到的Hn和H，分别带入至公式中；

得到叶片截面Sn放完蜡模收缩之后叶型的偏置量Ln；其中，叶身与榫根连接处3放完蜡模收缩之后的最大叶型偏置量L为已知量。

步骤四，采用步骤三计算得到的偏置量Ln，作为叶片制造时，对叶片截面Sn 的最终偏置量进行控制。

其中，为了满足叶片的重量要求，叶尖处1的叶型偏置量可以为0。

叶片疲劳性能测试时，受力最大的部位在叶身与榫根连接处3，在保证叶片叶型尺寸的前提下，同时满足叶片重量要求，模具设计时，要将叶身与榫根连接处3叶型的偏置量设计到最大，然后沿叶身2高度逐渐递减，至叶尖处1最小，即：偏置量沿叶身2高度方向自下而上线性递减。可获得叶型尺寸、叶片疲劳性能和重量完全满足设计要求的叶片，实现工作叶片综合性能满足设计要求的目标。

下面以三个实施例对三个不同的叶片进行偏置量的计算。

实施例一：

某机低压涡轮一级工作叶片叶型公差±0.14mm，选取四个叶片截面S1-S4， S1靠近叶尖处1，S4靠近叶身与榫根连接处3，H＝127.04mm，H1＝113.56mm，H2＝96.53mm，H3＝64.85mm，H4＝9.41mm，蜡模模具设计时，叶片在X、Y方向上放1.8％的收缩率、Z方向放2.25％收缩率之后，叶身与榫根连接处3放完蜡模收缩之后的最大叶型偏置量L＝0.07mm，那么就有：

叶尖处1叶型偏置量为0mm。

采用以上蜡模模具优化设计方案之后，某机低压涡轮一级工作叶片尺寸精度良好，叶片重量和疲劳性能符合设计图纸要求。

实施例二：

某机低压涡轮二级工作叶片叶型公差±0.13mm，选取四个叶片截面S1-S4， S1靠近叶尖处1，S4靠近叶身与榫根连接处3，H＝158.6mm，H1＝125.23mm， H2＝100.89mm，H3＝50.21mm，H4＝12.47mm，蜡模模具设计时，叶片在X、Y方向上放1.9％的收缩率、Z方向放2.3％收缩率之后，叶身与榫根连接处3放完蜡模收缩之后的最大叶型偏置量L＝0.13mm，那么就有：

叶尖处1叶型偏置量为0mm。

采用以上蜡模模具优化设计方案之后，某机低压涡轮一级工作叶片尺寸精度良好，叶片重量和疲劳性能符合设计图纸要求。

实施例三：

某机低压涡轮四级工作叶片叶型公差±0.13mm，选取四个叶片截面S1-S4， S1靠近叶尖处1，S4靠近叶身与榫根连接处3，H＝207.96mm，H1＝170.24mm， H2＝130.82mm，H3＝64.57mm，H4＝15.18mm，蜡模模具设计时，叶片在X、Y方向上放2.0％的收缩率、Z方向放2.4％收缩率之后，叶身与榫根连接处3放完蜡模收缩之后的最大叶型偏置量L＝0.13mm，那么就有：

叶尖处1叶型偏置量为0mm。

采用以上蜡模模具优化设计方案之后，某机低压涡轮四级工作叶片尺寸精度良好，叶片重量和疲劳性能符合设计图纸要求。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叶片叶型尺寸控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将叶片的叶尖处(1)至叶身与榫根连接处(3)之间区域，选取n个叶片截面，分别为S1、S2……Sn，n为正整数；

步骤二，测量每个叶片截面至叶身与榫根连接处(3)的距离Hn；测量整个叶身(2)长度H；

步骤三，将步骤二中的测量得到的Hn和H，分别带入至公式中：

得到叶片截面Sn放完蜡模收缩之后叶型的偏置量Ln；其中，叶身与榫根连接处(3)放完蜡模收缩之后的最大叶型偏置量L为已知量；

步骤四，采用步骤三计算得到的偏置量Ln，作为叶片制造时，对叶片截面Sn的最终偏置量进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种叶片叶型尺寸控制方法，其特征在于，步骤一中，将叶片的叶尖处(1)至叶身与榫根连接处(3)之间区域，选取2-6个叶片截面。

3.根据权利要求2所述的一种叶片叶型尺寸控制方法，其特征在于，将叶片的叶尖处(1)至叶身与榫根连接处(3)之间区域，选取4个叶片截面。

4.根据权利要求3所述的一种叶片叶型尺寸控制方法，其特征在于，4个叶片截面，是在叶尖处(1)至叶身与榫根连接处(3)之间区域均匀分布。

5.根据权利要求3所述的一种叶片叶型尺寸控制方法，其特征在于，4个叶片截面，是从叶尖处(1)至叶身与榫根连接处(3)之间，相邻的两个叶片截面之间距离逐渐增大或逐渐减小。

6.根据权利要求3所述的一种叶片叶型尺寸控制方法，其特征在于，4个叶片截面由叶尖处(1)至叶身与榫根连接处(3)，分别记为S1、S2、S3和S4，测量S1-S4至叶身与榫根连接处(3)的距离，分别记为H1、H2、H3和H4。

7.根据权利要求6所述的一种叶片叶型尺寸控制方法，其特征在于，将H1、H2、H3和H4分别代入公式

中；得到：

其中L1为S1处叶片截面放完蜡模收缩之后叶型的偏置量，L2为S2处叶片截面放完蜡模收缩之后叶型的偏置量，L3为S3处叶片截面放完蜡模收缩之后叶型的偏置量，L4为S4处叶片截面放完蜡模收缩之后叶型的偏置量。

8.根据权利要求1所述的一种叶片叶型尺寸控制方法，其特征在于，叶尖处(1)的叶型偏置量为0mm。

9.根据权利要求1所述的一种叶片叶型尺寸控制方法，其特征在于，步骤二中，通过模拟软件，在模拟出的叶片上获取每个叶片截面至叶身与榫根连接处(3)的距离，以及叶身(2)长度。

10.根据权利要求1所述的一种叶片叶型尺寸控制方法，其特征在于，步骤一中，将叶片典型截面作为选取的叶片截面。

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