CN204357498U - 一种叶片降频结构 - Google Patents

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何凌川
高雄兵
于进学
王虎
胡中伟
覃志贤
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Abstract

本实用新型属于航空发动机叶片技术，具体涉及一种叶片降频结构。本实用新型通过螺栓连接在叶片叶身两侧设置配重块，可以大幅降低叶片固有频率，从而保证叶片的高周疲劳试验得以顺利实施。本实用新型尤其适用于叶片频率高，配重质量大的叶片。通过将螺栓连接两个配重块来降低叶片固有频率，既避免了粘接法连接强度过低的问题，又避免了焊接对叶片造成的缺陷问题。

Description

一种叶片降频结构
技术领域
本实用新型属于航空发动机叶片技术，具体涉及一种叶片降频结构。
背景技术
对航空发动机叶片的高周疲劳试验多在振动台上进行，而在振动台上对高频叶片进行高周疲劳试验首先要解决的问题就是叶片降频问题。通常，降低叶片频率方法有两种：一种方法通过去掉叶片叶根部分的材料来实现降频；另一种方法通过在靠近叶片叶尖位置处加配重来实现降频。去除材料方法不但会改变叶片本身的结构影响试验效果，对于高频叶片(去除较多材料)还涉及加工困难的问题。
目前，对叶片降频多采用加配重方法。先前的加配重方法通常是将配重粘接或焊接在叶尖附近。但是，两种方法都存在无法避免的问题，粘接法的连接牢固度较低，一般只适用于低激振力叶片，且对粘接剂和粘接面质量要求较高；焊接法虽然连接牢固度，但焊接时产生的高温会破坏焊接处的晶相组织从而产生无法预料的缺陷，此外，焊接工艺、焊接位置选取、焊缝大小等都会对试验结果产生影响。
实用新型内容
本实用新型目的是：提供一种在高频叶片上装配螺栓连接的配重块，使得叶片固有频率大幅降低的叶片降频机构。
本实用新型的技术方案是：一种叶片降频结构，通过螺栓连接在叶片叶身两侧设置配重块。
用于螺栓连接的叶身螺栓孔位于叶身中上部。
螺栓孔朝向垂直于叶型弦长方向。
螺栓与叶片试验件和配重块配合处为光杆，且光杆长度不小于配重块与叶片厚度之和。
配重块接触面与叶型匹配。
配重块与叶型之间设置有金属垫片。
配重块接触面边界具有倒圆。
本实用新型的技术效果是：本实用新型将配重通过螺栓与叶片连接结构，可以大幅降低叶片固有频率，从而保证叶片的高周疲劳试验得以顺利实施。本实用新型尤其适用于叶片频率高，配重质量大的叶片。通过将螺栓连接两个配重块来降低叶片固有频率，既避免了粘接法连接强度过低的问题，又避免了焊接对叶片造成的缺陷问题。
附图说明
图1是本实用新型叶片降频结构示意图前视图；
图2是本实用新型叶片降频结构示意图俯视图；
其中，1-螺栓；2-叶片试验件；3-螺母；4-叶盆面配重块；5-叶背面配重块；6-锁片。
图3是叶身上螺栓孔位置示意图；
图4是螺栓结构示意图；
图5是叶盆面配重块轮廓截面示意图；
图6是叶盆面配重块轮廓俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明：
本实用新型通过在叶片试验件的叶身中上部装配螺栓连接的配重块，达到大幅降低叶片固有频率的目的。如图1和图2所示，本实用新型叶片降频结构由螺栓1、叶片试验件2、螺母3、叶盆面配重块4、叶背面配重块5及锁片6组成。其中，叶盆面配重块4、叶背面配重块5通过螺栓1与叶片试验件2相连，用螺母3拧紧连接件。锁片6位于配重块4、配重块5与螺母3、螺栓1头部之间，装配时锁片6要与配重块4、配重块5和螺母3、螺栓1分别锁紧，防止振动时螺栓1和配重块4、配重块5之间发生松动。
如图3所示，用于螺栓连接的叶身螺栓孔位于叶身中上部，从而保证在降频时尽可能降低配重质量，同时保证开孔位置处所受应力满足强度设计要求。
螺栓孔朝向垂直于叶型弦长方向，保证配重块4、配重块5沿激振力方向安装，从而达到有效降频。
螺栓1的结构示意图如图4所示，在对螺栓1的设计进行设计时，将螺栓1与叶片试验件2、配重块4、配重块5配合处(如图4所示L2)设计为光杆，且光杆长度不小于配重块4、配重块5与叶片试验件2厚度之和，从而避免试验时叶片与配重块开孔处局部应力过大以及微动磨损。
将螺栓1与螺母3连接处(如图4所示L1)加工成与螺母3相匹配的螺纹。螺栓1和螺母3在材料选取时考虑高强度的航空材料。螺母3的拧紧力矩应达到上限值。
叶盆面配重块4结构示意图分别见图5～图6。配重块与叶身接触面轮廓边K的设计参考相应位置处的叶型设计，在沿径向划分截面(如图5的I、II、III、IV和V截面)，给出轮廓边K各截面径向高度(如图5的D0、D1、D2、D3和Dn)及轮廓曲线数据(如图6所示Xh和Yh坐标值)。叶背面配重块5的设计方法与叶盆面配重块4一致，设计时，保证两配重块质量接近。
配重块4、配重块5接触面边界具有倒圆(如图6所示)，从而避免试验时配重块边界与叶身之间局部应力过大和微动磨损。
配重块4、配重块5加工完成后，需要将配重块4、配重块5与叶身接触面进行一对一修配，并在所加配重块和叶身接触面之间设置金属垫片，其目的是保证装配面充分接触。
叶片试验件2、叶盆面配重块4、叶背面配重块5与螺栓1为过盈配合，以避免试验时产生的微动磨损。将叶盆面配重块4与螺母3配合、叶背面配重块5与螺栓1配合面加工成平面。将叶片试验件2夹持面加工成平行面，加工时应保证夹持面的平行度。

Claims (8)

1.一种叶片降频结构，其特征在于，通过螺栓连接在叶片叶身两侧设置配重块。
2.根据权利要求1所述的叶片降频结构，其特征在于，用于螺栓连接的叶身螺栓孔位于叶身中上部。
3.根据权利要求2所述的叶片降频结构，其特征在于，螺栓孔朝向垂直于叶型弦长方向。
4.根据权利要求3所述的叶片降频结构，其特征在于，螺栓与叶片试验件和配重块配合处为光杆，且光杆长度不小于配重块与叶片厚度之和。
5.根据权利要求4所述的叶片降频结构，其特征在于，配重块接触面与叶型匹配。
6.根据权利要求5所述的叶片降频结构，其特征在于，配重块与叶型之间设置有金属垫片。
7.根据权利要求6所述的叶片降频结构，其特征在于，配重块接触面边界具有倒圆。
8.根据权利要求7所述的叶片降频结构，其特征在于，配重块、叶片和螺栓之间为过盈配合。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106812723A (zh) * 2015-11-30 2017-06-09 中航商用航空发动机有限责任公司 叶片、涡轮及压气机
CN108254144A (zh) * 2017-12-25 2018-07-06 中国航发四川燃气涡轮研究院 一种用于高周疲劳极限测量的分体式叶片降频结构

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