CN116557352A - 适用于调节整体叶盘组件平衡量的平衡环及整体叶盘组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于调节整体叶盘组件平衡量的平衡环，所述整体叶盘组件包括平衡环和整体叶盘，所述平衡环包括：环体，具有开口，所述环体的重心远离所述环体的中心；其中，所述平衡环被配置为嵌设在所述整体叶盘的安装槽上，基于调节嵌设在所述安装槽上的所述平衡环的数量和每个所述平衡环的嵌设角度，调节所述整体叶盘组件的平衡量。

Description

适用于调节整体叶盘组件平衡量的平衡环及整体叶盘组件

技术领域

本发明涉及发压气机转子平衡技术领域，尤其涉及一种适用于调节整体叶盘平衡量的平衡环及整体叶盘组件。

背景技术

压气机转子的振动是影响航空发动机、燃气轮机性能的重要因素，而压气机转子的不平衡量是影响压气机转子振动的关键参数。传统的压气机转子由叶片和轮盘通过榫头榫槽连接，在装配过程中调节平衡时，可以通过调整叶片安装的周向位置、在榫头榫槽之间添加配重块等方式将转子的不平衡量调节至设计要求的范围内。因为整体叶盘重量轻、零件数量少、气流损失小、不存在叶片榫头和轮盘榫槽微动磨损的情况等诸多优点，常应用于压气机转子。

但是，目前在校正由整体叶盘制备的压气机转子时，存在加工难度大、平衡精低度、且校正后会降低整体叶盘的强度和使用寿命等不足。

发明内容

为至少部分地克服上述提及的至少一种或者其它发明的技术缺陷，本发明的至少一种实施例提供一种适用于调节整体叶盘平衡量的平衡环及整体叶盘组件，通过设置平衡环的数量和重心位置可以实现调节整体叶盘平衡量的目的。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种适用于调节整体叶盘组件平衡量的平衡环，所述整体叶盘组件包括平衡环和整体叶盘，所述平衡环包括：环体，具有开口，所述环体的重心远离所述环体的中心；其中，所述平衡环被配置为嵌设在所述整体叶盘的安装槽上，基于调节嵌设在所述安装槽上的所述平衡环的数量和每个所述平衡环的嵌设角度，调节所述整体叶盘组件的平衡量。

在一些实施例中，还包括：凸台，设置在所述环体的外周，在所述平衡环嵌设在所述安装槽后，所述凸台抵靠在所述整体叶盘的安装槽内，以限制所述平衡环的嵌设角度。

在一些实施例中，所述凸台的中心和所述开口的中心的连线穿过所述环体的中心。

在一些实施例中，所述环体的重心相对于所述环体的中心朝向所述凸台的一侧偏离。

在一些实施例中，所述环体的两端中的至少一端设有装夹孔，通过夹持所述装夹孔将所述平衡环嵌设在所述整体叶盘上。

在一些实施例中，所述环体具有弹性。

本发明实施例还提供了一种整体叶盘组件，包括：整体叶盘，包括：轮盘，成圆筒形，所述轮盘开设有安装槽；多个叶片，均匀安装在所述轮盘外周；至少一个上述的平衡环，被配置为嵌设在所述安装槽上。

在一些实施例中，所述安装槽包括卡槽和环槽，所述环体嵌设在所述环槽内，所述凸台嵌设在所述卡槽内。

在一些实施例中，所述卡槽数量为2n，n为正整数。

本发明实施例还提供了一种航空发动机，包括上述的整体叶盘组件。

根据本发明的实施例，通过设置环体的重心与环体的中心不重合，进而可以使平衡环的重心与平衡环的中心不重合，可以通过调节嵌设于整体叶盘安装槽上的平衡环数量、平衡环嵌设角度和平衡环中心与重心的偏移距离进而调节整体叶盘组件的平衡量，无需要在整体叶盘不平衡量的角向位置移除整体叶盘材料以校正不平衡量，可以有效降低加工难度、提高平衡精度，且不会对整体叶盘强度和使用寿命造成影响，进而提高压气机转子平衡质量和效率。

附图说明

图1是根据本发明示意性实施例的平衡环的剖视图；

图2是根据本发明另一示意性实施例的平衡环的剖视图；

图3是根据本发明示意性实施例的整体叶盘组件的主视图；

图4是根据本发明示意性实施例的整体叶盘组件的分解图；

图5是根据本发明示意性实施例的轮盘的局部放大图；

图6是根据本发明示意性实施例的整体叶盘组件的局部剖视图；

图7是根据本发明示意性实施例的根据不平衡量安装2个平衡环的对照表；以及

图8是根据本发明示意性实施例的安装2个平衡环的原理图。

上述附图中，附图标记含义具体如下：

1：平衡环；

11：环体；

111：开口；

12：凸台；

13：装夹孔；

2：整体叶盘；

21：轮盘；

212：安装槽；

2121：卡槽；

2122：环槽。

22：叶片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”表明了特征、步骤、操作的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

图1是根据本发明示意性实施例的平衡环的剖视图。图2是根据本发明另一示意性实施例的平衡环的剖视图。图3是根据本发明示意性实施例的整体叶盘组件的主视图。图4是根据本发明示意性实施例的整体叶盘组件的分解图。图5是根据本发明示意性实施例的轮盘的局部放大图。图6是根据本发明示意性实施例的整体叶盘组件的局部剖视图。

如图1所示，本发明的实施例提供一种适用于调节整体叶盘平衡量的平衡环1。整体叶盘组件可以包括平衡环1和整体叶盘2。平衡环1可以包括环体11。具体地，环体11可以具有开口111，环体11的重心可以远离环体11的中心。环体11可以为圆环结构也可以为方环结构，如图1所示，可以通过设置环体11两侧(图1中上下两侧)宽度不一致以使环体11的重心与环体11的中心不重合，进而使平衡环1的重心与平衡环1的中心不重合。同时也可以通过设置开口111，例如，环体11的某一侧(如图1中的下侧)有部分不具备实体结构，进而使环体11的重心与环体11的中心不重合。

在一些实施例中，平衡环1可以被配置为嵌设在整体叶盘2的安装槽212上，可以基于调节嵌设在安装槽212上的平衡环1的数量和每个平衡环1的嵌设角度，调节整体叶盘组件的平衡量。平衡环1在嵌设在整体叶盘2的安装槽212上后，平衡环1的中心可以与整体叶盘2的重心重合，由于平衡环1的中心与平衡环1的重心位置不重合，进而可以使平衡环1嵌设在安装槽212后，整体叶盘组件的重心位置远离整体叶盘2的重心位置，整体叶盘组件的重心位置可以是由整体叶盘2的重心位置向平衡环1的重心位置偏移一定距离，偏移的距离和角度可以由嵌设在安装槽212上平衡环1的数量、平衡环1重心与平衡环1中心偏移距离和平衡环1嵌设在安装槽212上的嵌设角度决定。

根据本发明的实施例，通过设置环体11的重心与环体11的中心不重合，进而可以使平衡环1的重心与平衡环1的中心不重合，可以通过调节嵌设于整体叶盘2安装槽212上的平衡环1数量、平衡环1嵌设角度和平衡环1中心与重心的偏移距离进而调节整体叶盘组件的平衡量，无需要在整体叶盘2不平衡量的角向位置移除整体叶盘2材料以校正不平衡量，可以有效降低加工难度、提高平衡精度，且不会对整体叶盘2强度和使用寿命造成影响，进而提高压气机转子平衡质量和效率。

在一些实施例中，平衡环1还可以包括凸台12。具体地，凸台12可以设置在环体11的外周，在平衡环1嵌设在安装槽212后，凸台12可以抵靠在整体叶盘2的安装槽212内，以限制平衡环1的嵌设角度。凸台12也可以设置在环体11的内周，通过凸台12抵靠在整体叶盘2的安装槽212内，限制平衡环1的嵌设角度。

在一些实施例中，凸台12的中心和开口111的中心的连线可以穿过环体11的中心。凸台12的中心和开口111的中心可以是对称设置在环体11的中心的两侧，以提高平衡环1的对称性。开口111大小可以根据环体11未受挤压的情况下的环体11外径、安装槽212内径、平衡环1弹性大小进行设计。

在一些实施例中，环体11的重心相对于环体11的中心朝向凸台12的一侧偏离，进而使平衡环1的重心相对于环体11的中心朝向凸台12的一侧偏离，以进一步调节平衡环1的重心。

在一些实施例中，环体11的两端中的至少一端设有装夹孔13，通过夹持装夹孔13将平衡环1嵌设在整体叶盘2上。装夹孔13可以设置为两个，以便于夹持。如图2所示，装夹孔13可以设置为单侧的一个，以进一步地调节平衡环1的重心位置。

在一些实施例中，环体11可以具有弹性，可以基于环体11的弹性改变环体11的形状，以便于将环体11嵌入安装槽212中，并且基于环体11的弹性，在环体11嵌入安装槽212后，可以较好的贴合安装槽212，以避免在压气机转子运动过程中由于空隙引起的振动。安装槽212可以为环形，在环体11未受挤压的状态下，环体11的外径可以大于安装槽212的内径，以在环体11嵌入安装槽212后，可以较好的贴合安装槽212。环体11内径型线可以设置为光滑过渡，并且可以在平衡环1表面涂敷耐磨涂层，以减小运行过程中的磨损，提高平衡环1使用寿命。

如图3至图5所示，本发明的实施例还提供了一种整体叶盘组件。整体叶盘组件可以包括整体叶盘2和至少一个如上述的平衡环1。整体叶盘2可以包括轮盘21、多个叶片平衡环1。如图3，整体叶盘组件设置有2个平衡环1。

具体地，轮盘21可以成圆筒形，轮盘21可以开设有安装槽212。多个叶片可以均匀安装在轮盘21外周。平衡环1可以被配置为嵌设在安装槽212上。安装槽212可以开设在轮盘21端部，安装槽212也可以开设在轮盘21靠近叶片的位置(如图4所示)。

在一些实施例中，安装槽212可以包括卡槽2121和环槽2122，环体11可以嵌设在环槽2122内，凸台12可以嵌设在卡槽2121内。

在一些实施例中，卡槽2121数量可以为2n，n为正整数，即卡槽2121设置偶数个。优选地，卡槽2121数量可以设置为4n，以提高整体叶盘2的平衡性。

如图3至图6所示，在将2个平衡环1安装至整体叶盘2上时，可以先使用安装工具夹住其中一个平衡环1的装夹孔13，向内压至环体11闭合后装于整体叶盘2的安装槽212内；移开安装工具后，平衡环1在自身弹性作用下弹开固定于整体叶盘2环槽2122内进行径向和轴向限位；同时，平衡环1的凸台12置于整体叶盘2的卡槽2121内进行周向限位，再执行相同操作将另一个平衡环1安装至整体叶盘2上。两个平衡环1的凸台12按一定角度装配于整体叶盘2卡槽2121中，可以实现不平衡量的精确调节。多个平衡环1之间可以是轴向重叠，轴向错位设置的，可以通过设置安装槽212的结构使平衡环1沿整体叶盘2轴向方向相互紧贴或隔一定距离同轴设置。

图7是根据本发明示意性实施例的根据不平衡量安装2个平衡环的对照表。图8是根据本发明示意性实施例的安装2个平衡环的原理图。

实施例1整体叶盘2平衡组件的平衡方法如下：

在整体叶盘2在动平衡机上做完动平衡测量后，根据不平衡量和轻点位置Q，参照图7和图8安装两个平衡环1，图7中各项数值均为示例，可根据整体叶盘2不平衡量、整体叶盘2卡槽2121数量、环槽2122内径、平衡环1重心偏移量等参数进行相应设计和优化。

以图7中数据进行整体叶盘2平衡方法说明：在序号1中，当整体叶盘2不平衡量大于667g·mm的情况下，安装第一个凸台12的卡槽2121与轻点位置Q的夹角在0°～11.25°之间，第二个凸台12与第一个凸台12安装位置重合；在序号2中，当整体叶盘2不平衡量介于633～667g·mm之间的情况下，安装第一个凸台12的卡槽2121与轻点位置Q的夹角在0°～11.25°之间，第二个凸台12与第一个凸台12间隔1个卡槽2121，两个凸台12在整体叶盘2轻点位置Q的两侧(如图8所示)；以此类推。图7中示例即对应图7中的序号3，不平衡量在600～633g·mm的情况，安装第一个凸台12的卡槽2121与轻点位置Q的夹角在11.25°～22.5°之间，第二个凸台12与第一个凸台12间隔2个卡槽2121。

本发明的实施例还提供了一种航空发动机，包括如上述的整体叶盘组件。本发明的实施例还提供了一种燃气轮机压气机，包括如上述的整体叶盘组件。利用本发明实施例的整体叶盘组件制备的燃气轮机压气机或航空发动机，具有加工简单，平衡精度高的优势，并且可以有效减小燃气轮机压气机或航空发动机中压气机转子的不平衡量，进而可以减小振动，促进航空发动机/燃气轮机压气机转子平衡工艺的技术提高。

至此，已经结合附图对本发明实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各零部件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

还需要说明的是，在本发明的具体实施例中，除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本发明的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的尺寸、范围条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

本领域技术人员可以理解，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本发明中。特别地，在不脱离本发明精神和教导的情况下，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本发明的范围。

以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于调节整体叶盘组件平衡量的平衡环，其特征在于，所述整体叶盘组件包括平衡环和整体叶盘，所述平衡环包括：

环体，具有开口，所述环体的重心远离所述环体的中心；

其中，所述平衡环被配置为嵌设在所述整体叶盘的安装槽上，基于调节嵌设在所述安装槽上的所述平衡环的数量和每个所述平衡环的嵌设角度，调节所述整体叶盘组件的平衡量。

2.根据权利要求1所述的平衡环，其特征在于，还包括：

凸台，设置在所述环体的外周，在所述平衡环嵌设在所述安装槽后，所述凸台抵靠在所述整体叶盘的安装槽内，以限制所述平衡环的嵌设角度。

3.根据权利要求2所述的平衡环，其特征在于，所述凸台的中心和所述开口的中心的连线穿过所述环体的中心。

4.根据权利要求3所述的平衡环，其特征在于，所述环体的重心相对于所述环体的中心朝向所述凸台的一侧偏离。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的平衡环，其特征在于，所述环体的两端中的至少一端设有装夹孔，通过夹持所述装夹孔将所述平衡环嵌设在所述整体叶盘上。

6.根据权利要求1-4中的任一项所述的平衡环，其特征在于，所述环体具有弹性。

7.一种整体叶盘组件，其特征在于，包括：

整体叶盘，包括：

轮盘，成圆筒形，所述轮盘开设有安装槽；

多个叶片，均匀安装在所述轮盘外周；

至少一个如上述权利要求2至6中任一所述的平衡环，被配置为嵌设在所述安装槽上。

8.根据权利要求7所述整体叶盘组件，其特征在于，所述安装槽包括卡槽和环槽，所述环体嵌设在所述环槽内，所述凸台嵌设在所述卡槽内。

9.根据权利要求8所述整体叶盘组件，其特征在于，所述卡槽数量为2n，n为正整数。

10.一种航空发动机，其特征在于，包括如权利要求7所述的整体叶盘组件。