CN209495842U - 航空发动机压气机叶片叶身的喷丸模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了航空发动机压气机叶片叶身的喷丸模拟装置，包括底板，底板上横向平行设置有三个ALMEN试片，底板的两侧均固定连接有倾斜设置的侧板，两个侧板与底板呈凹形设置，两个侧板上均沿其表面竖向平行设置有两个ALMEN试片，底板上的试片和各侧板上的试片安装面夹角均为45度，每个试片均与对应的底板和侧板相互贴合或紧靠，每个试片均用于模拟叶身的叶型使得喷丸机对其进行喷丸，并检查试片的喷丸强度预测叶身的喷丸强度；本实用新型可以模拟航空发动机压气机叶片上的叶身在喷丸机内的状态，通过检查试片的喷丸强度评估叶片的叶身喷丸强度。

Description

航空发动机压气机叶片叶身的喷丸模拟装置

【技术领域】

本实用新型属于航空发动机零件喷丸强度检测领域，尤其涉及航空发动机压气机叶片叶身的喷丸模拟装置。

【背景技术】

航空发动机压气机(compressor)：燃气涡轮发动机中利用高速旋转的叶片给空气作功以提高空气压力的部件。压气机叶轮叶片的前端部分呈弯曲状称为导轮，起作用是将气体无冲击的导入工作叶轮，减小气流冲击损失。小型增压器的压气机叶轮一般将导轮与工作叶轮制成一体。压气机的叶轮出口有扩压器，使气体在叶轮中获得的动能尽可能多地转化为压力。扩压器分为叶片式和缝隙式两种。压气机的外壳有气流的进口和出口。进口一般呈轴向布置，流道略呈渐缩，以减小进气阻力。出口一般设计成流道沿圆周渐扩的蜗壳状，使高速气流在那里继续扩压，提高增压器的总效率。压气机由涡轮驱动，其主要性能参数有：转速、流量、空气流量、增压比和效率等。

轴流式压气机：空气在轴流式压气机中主要沿轴向流动。它由转子和静子两部分组成。由一排转子叶片和一排静子叶片组成一级，单级的增压比很小，为了获得较高的增压比，一般都采用多级结构。空气在压气机中被逐级增压后，密度和温度也逐级提高。

喷丸处理(shotpeening)是工厂广泛采用的一种表面强化工艺，即使用丸粒轰击工件表面并植入残余压应力，提升工件疲劳强度的冷加工工艺。广泛用于提高零件机械强度以及耐磨性、抗疲劳和耐腐蚀性等。喷丸处理的优点是设备简单、成本低廉，不受工件形状和位置限制，操作方便。喷丸的种类有钢丸、铸铁丸、玻璃丸、陶瓷丸等。

叶片是压气机的关键零件，喷丸强化和表面粗糙度对其疲劳寿命和气动效率具有重要的影响。压气机叶片属于典型的薄壁结构零件，其在生产过程中，需经过喷丸处理工序，进而在叶片内部引入残余应力，以提高叶片的疲劳强度和疲劳寿命，延长叶片的使用时间。由于喷丸后不能在叶身上测量喷丸区域的喷丸强度，因此无法得知喷丸后的零件的喷丸强度。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供航空发动机压气机叶片叶身的喷丸模拟装置，以解决航空发动机压气机叶片上叶身的喷丸强度无法评估的问题。

本实用新型采用以下技术方案：航空发动机压气机叶片叶身的喷丸模拟装置，包括底板，底板上横向平行设置有三个ALMEN试片，底板的两侧均固定连接有倾斜设置的侧板，两个侧板与底板呈凹形设置，两个侧板上均沿其表面竖向平行设置有两个ALMEN试片，底板上的试片和各侧板上的试片安装面夹角均为45度，每个试片均与对应的底板和侧板相互贴合或紧靠，每个试片均用于模拟叶身的叶型使得喷丸机对其进行喷丸，并检查试片的喷丸强度预测叶身的喷丸强度。

进一步地，试片均通过螺钉将整个试片卡在底板或侧板上。

进一步地，底板和侧板上的每个试片之间均为等距且均匀排列。

进一步地，底板通过螺纹固定于喷丸机上。

进一步地，底板为长方形，底板的长度大于叶身的长度，长方形底板的四个角为倒角。

进一步地，底板和侧板均为不锈钢板。

进一步地，试片喷丸处理中喷丸种类为陶瓷丸。

本实用新型的有益效果是：本实用新型可以模拟航空发动机压气机叶片上的叶身在喷丸机内的状态，在底板和侧板上装上特定的试片，喷丸完毕后，检查试片的喷丸强度并进行调整，从而保证航空发动机压气机叶片上的叶身的强度要求；通过检查试片的喷丸强度评估叶片的叶身喷丸强度。

【附图说明】

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中转子叶片的结构示意图；

图3为本实用新型中转子叶片榫头的结构示意图；

图4为本实用新型中静子叶片的结构示意图。

其中：1.底板；2.侧板；3.试片；4.螺钉；7.叶片；71.叶身；72.榫头；73.压力面；74.凸出面；75.颈部；76.凸起；77.减重槽；78.外缘板；79.内缘板；710.叶根；711.叶尖。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型通过设计ALMEN夹具模拟零件在设备内的工作，在设定的位置上装上特定的试片3，工作完毕，检查试片3的喷丸强度，从而保证零件的强度要求。

压气机的组成中包括转子叶片和静子叶片，如图2和图3所示，转子叶片7由叶身71和榫头72组成，而榫头72的结构最为重要，也最为复杂，叶身71与榫头72相连接的平面是内缘板79，榫头72中最细的位置是叶片7的颈部75，颈部75两侧的弯曲面分别为压力面73和外缘板78，与压力面73相连接、且远离颈部75的面为凸出面74，除此之外，榫头72的自由端还设置有两个凸起76，以两个凸起76为安装基准，两个凸起76之间开设有减重槽77，榫头72是用于安装在发送机的齿轮上，压力面73用于和发动机盘连接，在发动机盘的榫槽处。

对于转子叶片，叶片的叶型设计根据具体压气机的要求而定，因此需要进行喷丸处理的部位也不相同，有些叶片只需要对叶身71进行喷丸处理，而有些叶片则需要对压力面73进行喷丸处理，还有些也可能只需对凸出面74进行处理，因此叶片7的喷丸位置由叶片7的施力点决定，每个叶片7的受力点都不一样，而凸出面74和压力面73是后续加工出来的，因为在加工的过程中会破坏材料的本身具有的特性，因此需要对加工出来的这些部位进行喷丸处理，以提高疲劳强度。

如图4所示，静子叶片7由叶身71、缘板、叶尖711和叶根710组成，缘板的两个板面为内缘板79和外缘板78成。对于静子叶片7，只需要对叶身71进行喷丸处理，以提高疲劳强度。

本实用新型公开了航空发动机压气机叶片叶身的喷丸模拟装置，如图1所示，包括底板1，底板1上横向设置有至少一个ALMEN试片3，底板1的两侧固定均固定连接有倾斜设置的有侧板2，两个侧板2与底板1呈凹形设置；将侧板2与底板1设置为凹形，还有一个原因是，喷丸机的喷枪设置的原因，喷枪的设计有多个喷射角度，因此只有将侧板2与底板1设置为凹形，才会使得喷枪所喷射出的喷丸能够垂直的喷射在试片3上，进而保证完全喷射，避免喷射不均匀或者漏喷，因此凹形为最佳设计。

底板1和侧板2均为不锈钢板，两个侧板2上均沿其表面竖向平行设置有两个ALMEN试片3，两个侧板2均向上扬起，即两个侧板2均向底板1上设置有试片3的一侧上扬，两个侧板2上均沿其表面竖向竖向设置有至少一个ALMEN试片3，试片3均通过螺钉4将整个试片3卡在底板1或侧板2上，即试片3的两个长边分别通过螺钉4将其卡住，而螺钉4又螺纹连接于底板1和侧板2上，每个试片3均与对应的底板1和侧板2相互贴合或紧靠，每个试片3均用于模拟叶身71的叶型的形状，并使得喷丸机对其进行喷丸，然后通过检查试片3的喷丸强度评估测叶身71的喷丸强度。

实施例1

底板1上横向平行设置有三个ALMEN试片3，底板1的两侧均固定连接有倾斜设置的侧板2，两个侧板2与底板1呈凹形设置，两个侧板2上均沿其表面竖向平行设置有两个ALMEN试片3，五个试片3均与对应的底板1和侧板2相互贴合或紧靠，试片3喷丸处理的喷丸种类为陶瓷丸，底板1和侧板2上安装试片3的面分别为底板试片面和侧板试片面，底板试片面和侧板夹角均为45度，即试片面底板1上的试片3和各侧板2上的试片3安装面夹角均为45度，因为试片3需要模拟叶身71或者零件的形状或轮廓，而一般叶身71的弯曲度不会大于45度，因此需要对试片3的安装方向进行特定的设置，而本实用新型的试片3主要模拟的是叶片7的叶身71的形状或轮廓，叶身71基本是斜向上设置，所以将试片3的走向设置为与叶身71的空间形状相匹配，这样设置后，夹持有试片3的夹具在喷丸机内接受喷丸后，可以将试片3取出，检测其喷丸强度，以此来判断和评估叶身71的喷丸强度。

底板1上的三个试片3为等距排列且均匀排列，因为ALMEN试片3的大小和尺寸是厂家固定的，可以根据叶片7的叶身71尺寸选择ALMEN试片3的安装个数，如果叶片7的叶身71尺寸小，则只需选择一个或者两个ALMEN试片3即可，如果叶片7的叶身71尺寸大，则可以适当增加，并将各个试片3等距离排列，有利于喷丸机均匀的喷丸，方便观察各个ALMEN试片3的喷丸强度，更加准确的预测叶片7的叶身71喷丸强度，可以根据叶片7的尺寸选择ALMEN试片3的安装个数，以预测出更准确的叶身71喷丸强度。

底板1通过螺纹固定于喷丸机上，因为喷丸机在对叶身71进行喷丸的过程中，需要叶片7沿喷丸机的内轨道进行旋转，所以需要将底板1固定于喷丸机上，方便夹具夹持着试片3进行旋转，方便喷丸机顺利喷丸。

底板1为长方形，长方形底板1的四个角均为倒角，以便于减轻整个装置的重量，方便工作人员操作和拿取，底板1的形状可以根据叶片7的叶身71长度进行选择，如果叶身71较长，选择较长的底板1，使得底板1的长度大于叶身71的长度即可，如果叶身71较短，选择较短的底板1即可。

Claims (7)

1.航空发动机压气机叶片叶身的喷丸模拟装置，其特征在于，包括底板(1)，所述底板(1)上横向平行设置有三个ALMEN试片(3)，所述底板(1)的两侧均固定连接有倾斜设置的侧板(2)，两个所述侧板(2)与底板(1)呈凹形设置，两个所述侧板(2)上均沿其表面竖向平行设置有两个ALMEN试片(3)，所述底板(1)上的试片(3)和各侧板(2)上的试片(3)安装面夹角均为45度，每个所述试片(3)均与对应的底板(1)和侧板(2)相互贴合或紧靠，每个所述试片(3)均用于模拟叶身(71)的叶型使得喷丸机对其进行喷丸，并检查试片(3)的喷丸强度预测叶身(71)的喷丸强度。

2.根据权利要求1所述的航空发动机压气机叶片叶身的喷丸模拟装置，其特征在于，所述试片(3)均通过螺钉(4)将整个试片(3)卡在底板(1)或侧板(2)上。

3.根据权利要求2所述的航空发动机压气机叶片叶身的喷丸模拟装置，其特征在于，所述底板(1)和侧板(2)上的每个试片(3)之间均为等距且均匀排列。

4.根据权利要求3所述的航空发动机压气机叶片叶身的喷丸模拟装置，其特征在于，所述底板(1)通过螺纹固定于喷丸机上。

5.根据权利要求1-4任一所述的航空发动机压气机叶片叶身的喷丸模拟装置，其特征在于，所述底板(1)为长方形，所述底板(1)的长度大于叶身(71)的长度，所述长方形底板(1)的四个角为倒角。

6.根据权利要求1-4任一所述的航空发动机压气机叶片叶身的喷丸模拟装置，其特征在于，所述底板(1)和侧板(2)均为不锈钢板。

7.根据权利要求1-4任一所述的航空发动机压气机叶片叶身的喷丸模拟装置，其特征在于，所述试片(3)喷丸处理中喷丸种类为陶瓷丸。