CN110925030B - 一种带嵌入式叶冠阻尼的低压涡轮模拟叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种带嵌入式叶冠阻尼的低压涡轮模拟叶片，该叶片包括按顺序设置的叶冠、叶身和夹持段；所述叶冠设有嵌入式叶冠阻尼。本发明所提供的一种带嵌入式叶冠阻尼的低压涡轮模拟叶片，通过安装不同结构参数的嵌入式叶冠阻尼，调整嵌入式叶冠阻尼的工作面形状、面积、厚度和粗糙度，模拟了叶冠阻尼工作面的接触形状、接触面积、接触紧度和摩擦系数，可实现减振效果的验证，无须制备大量不同叶冠结构状态的低压涡轮叶片，大大降低了设计验证难度与成本。

Description

一种带嵌入式叶冠阻尼的低压涡轮模拟叶片
技术领域
涉及叶片减振结构，具体涉及一种带嵌入式叶冠阻尼的低压涡轮模拟叶片
背景技术
低压涡轮叶片是航空发动机涡轮部件的关键结构，其典型工作环境具有高温、高压、高离心负荷等特点，同时低压涡轮叶片还需具有较高的燃气膨胀能力，从而为风扇部件的正常工作提供足够的功率。上述工作环境及功能要求使低压涡轮叶片具有大展弦比特征，明显降低了低压涡轮叶片的刚性，并在发动机主要工作转速区间内出现有害共振。如图7所示，通常采用给低压涡轮叶片8增加叶冠的方式提高刚性并增加阻尼，从而避免在发动机主要工作转速区间内出现有害共振的问题。
在工作状态下，相邻叶冠的接触面承受适当的正压力，当叶片振动时可通过干摩擦作用产生摩擦力，该接触面即为叶冠阻尼工作面9。为了满足低压涡轮叶片的减振要求，叶冠阻尼工作面的接触形状、接触面积、接触紧度、摩擦系数等结构参数都需要经过详细的设计与验证，从而使低压涡轮叶片在发动机工作中，通过叶冠阻尼工作面的相互挤压与摩擦来提高叶片刚性，增加叶片阻尼，常规带冠低压涡轮叶片装配状态示意图见图8。按照叶冠阻尼工作面的接触形状、接触面积、接触紧度、摩擦系数等结构参数互相组合，最终组成的结构验证方案以指数增长，导致用于验证的带冠低压涡轮叶片结构参数状态极多，制备成本巨大，因此采用常规带冠低压涡轮叶片时，难以对不同叶冠阻尼结构参数状态下的减振效果进行验证。
发明内容
发明目的：本发明为了解决对不同叶冠阻尼结构参数状态下的减振效果验证问题，提供了一种带嵌入式叶冠阻尼的低压涡轮模拟叶片。
技术方案
本发明提供了一种带嵌入式叶冠阻尼的低压涡轮模拟叶片，该叶片包括按顺序设置的叶冠、叶身和夹持段；所述叶冠设有嵌入式叶冠阻尼。
优选的，所述叶冠采用真实低压涡轮叶片的叶冠外形，一侧开径向T型槽，T型槽贯穿叶冠悬臂段。
优选的，所述叶身与真实低压涡轮叶片的结构刚性与模态相同。
优选的，所述夹持段设置有用于紧固的螺栓孔，所述螺栓孔两侧设有安装凸台；所述夹持段的端面设置圆柱形定位凸台。
优选的，所述嵌入式叶冠阻尼呈工字型，其与叶冠T型槽按过渡配合状态安装；所述嵌入式叶冠阻尼沿T型槽槽向的长度大于T型槽径向尺寸。
优选的，调整所述嵌入式叶冠阻尼的工作面形状、面积、厚度和粗糙度，用于模拟叶冠阻尼工作面的接触形状、接触面积、接触紧度和摩擦系数。
有益效果
本发明提供的一种带嵌入式叶冠阻尼的低压涡轮模拟叶片，通过安装不同结构参数的嵌入式叶冠阻尼，调整嵌入式叶冠阻尼的工作面形状、面积、厚度和粗糙度，模拟了叶冠阻尼工作面的接触形状、接触面积、接触紧度和摩擦系数，可实现减振效果的验证，无须制备大量不同叶冠结构状态的低压涡轮叶片，大大降低了设计验证难度与成本。
附图说明
图1为本发明所提供的模拟叶片结构示意图。
图1(a)为模拟叶片结构的正视图。
图1(b)为模拟叶片结构的左视图。
图1(c)为模拟叶片结构的俯视图。
图1(d)为模拟叶片结构的局部放大图。
图2为本发明的叶身结构示意图。
图2(a)为叶身结构的正视图。
图2(b)为叶身结构的剖视图。
图3为本发明的叶冠结构示意图。
图3(a)为叶冠结构的正视图。
图3(b)为叶冠结构的俯视图。
图3(c)为叶冠结构的局部放大图。
图4为嵌入式叶冠阻尼结构示意图
图4(a)为嵌入式叶冠阻尼的正视图。
图4(b)为嵌入式叶冠阻尼的俯视图。
图5是夹持段结构示意图。
图5(a)为夹持段结构正视图。
图5(b)为夹持段结构左视图。
图5(c)为夹持段结构仰视图。
图6为本发明的装配示意图。
图6(a)为本发明的装配正视图。
图6(b)为本发明的装配左视图。
图6(c)为本发明的装配俯视图。
图6(d)为本发明的装配示意图的局部放大图。
图7为带冠低压涡轮叶片结构示意图。
图8为带冠低压涡轮叶片装配状态示意图。
其中：1：叶冠；2：叶身；3：夹持段；4：悬臂段；5：嵌入式叶冠阻尼；6：安装凸台；7：定位凸台；8：低压涡轮叶片；9：叶冠阻尼工作面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步解释
如图1所示，为本发明所提供的模拟叶片结构示意图，该模拟叶片包括按顺序设置的叶冠1、叶身2和夹持段3；所述叶冠1设有嵌入式叶冠阻尼5，叶冠1宽于叶身2，并设有悬臂段4。
如图2所示，为本发明的叶身结构示意图，叶身2模拟真实低压涡轮叶片的结构刚性与模态。
如图3所示，为本发明的叶冠结构示意图，叶冠1采用真实低压涡轮叶片的叶冠外形；一侧开径向T型槽，T型槽贯穿叶冠悬臂段4。
如图4所示，为本发明的嵌入式叶冠阻尼结构示意图，嵌入式叶冠阻尼5呈工字型，其与叶冠T型槽按过渡配合状态安装；所述嵌入式叶冠阻尼5沿T型槽槽向的长度大于T型槽深度，以便于安装和分解。
调整所述嵌入式叶冠阻尼5的工作面形状、面积、厚度和粗糙度，用于模拟叶冠阻尼工作面的接触形状、接触面积、接触紧度和摩擦系数。
如图5所示，为本发明夹持段结构示意图，夹持段设置有用于紧固的螺栓孔，通过长螺栓将减振结构紧固于台架商，所述螺栓孔两侧设有安装凸台以提高安装刚性；在端面设置圆柱形定位凸台与台架配合，作为防错设计并增加稳定性。
如图6所示，为本发明的装配示意图。采用多个本发明所述结构进行成组安装，通过台架固定夹持段，并对叶冠外侧进行限位，叶冠阻尼通过调节配合状态即可与叶冠T型槽产生适当的装配紧度，以保证减振试验时可以维持稳定的叶冠阻尼工作面接触状态，通过选用不同尺寸的工字型叶冠阻尼，即可实现接触紧度的调节。
通过调整工字型叶冠阻尼工作面的结构形式和粗糙度，即可实现接触形状、接触面积和摩擦系数的调节。
通过三组电动激振器对叶身进行激振，激光测振系统采集振动位移信息，并通过专用振动分析软件进行数据处理，即可开展减振效果验证试验。
经有限元仿真分析及减振试验表面，本发明夹持段长螺栓联接强度及联接刚性都满足减振试验的要求，嵌入式叶冠阻尼能够实现带冠低压涡轮叶片不同接触形状、接触面积、接触紧度和摩擦系数等结构参数的调节，由此表明本发明结构设计较为合理，可大大降低带冠低压涡轮叶片减振效果设计验证的难度与成本。

Claims (5)

1.一种带嵌入式叶冠阻尼的低压涡轮模拟叶片，其特征在于，所述叶片包括按顺序设置的叶冠、叶身和夹持段；所述叶冠设有嵌入式叶冠阻尼；
所述叶冠采用真实低压涡轮叶片的叶冠外形；一侧开径向T型槽，T型槽贯穿叶冠悬臂段。
2.根据权利要求1所述的模拟叶片，其特征在于，所述叶身与真实低压涡轮叶片的结构刚性与模态相同。
3.根据权利要求1所述的模拟叶片，其特征在于，所述夹持段设置有用于紧固的螺栓孔，所述螺栓孔两侧设有安装凸台；所述夹持段的端面设置圆柱形定位凸台。
4.根据权利要求1所述的模拟叶片，其特征在于，所述嵌入式叶冠阻尼呈工字型，其与叶冠T型槽按过渡配合状态安装；所述嵌入式叶冠阻尼沿T型槽槽向的长度大于T型槽径向尺寸。
5.根据权利要求4所述的模拟叶片，其特征在于，调整所述嵌入式叶冠阻尼的工作面形状、面积、厚度和粗糙度，用于模拟叶冠阻尼工作面的接触形状、接触面积、接触紧度和摩擦系数。
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