【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空发动机、燃气轮机，具体涉及一种带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构及设计方法。
技术介绍
1、航空发动机的寿命主要由热端部件决定，长寿命、高可靠性的涡轮整体叶盘是小型发动机的关键部件。其中带叶冠整体叶盘为航空发动机涡轮部件常规设计结构。该叶盘通过带叶冠设计，减小叶尖封严间隙，可提高叶片工作效率，大幅降低冷却空气使用占比。
2、带叶冠整体叶盘在高温环境高速运转过程中，需解决振动应力控制难点，在设计完成后需保证各阶最大振动应力的高周疲劳强度储备满足要求。必要时，需将叶片振动频率控制在一定范围之内，避免叶片在使用过程中由于应力过大，造成叶片产生裂纹，造成重大故障。受制于整体叶盘盘体与叶片整体浇铸成型，叶片无阻尼结构，因此频率控制存在较大难度。针对整体叶盘存在阻尼比小、共振点附近振动峰值多、范围窄、振动响应峰值尖等特点，需在前期设计时通过叶片外型来控制叶片固有频率，而叶片外型直接影响到叶片气体动力设计，最终影响叶片的效率。带冠整体叶盘在铸造毛坯时，由于铸造偏差等原因，也会造成叶片固有频率发生变化，每片叶片固有频率都不一致，呈现离散化特征，根据统计结果，频率偏移最大偏差可达3％，导致偏离最初设计状态。
3、基于上述不稳定因素，多台份转子叶片出现加工完成后，频率发生变化，导致不能使用问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：本专利技术提供了一种带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构及设计方法，操作简单，控制可靠，具有较强的操作性，可以在叶盘加工后期对叶
2、本专利技术目的通过下述技术方案来实现：
3、一种带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构，包括带冠整体叶盘，带冠整体叶盘的冠部周面设有若干沿周向布置的斜切缝，带冠整体叶盘的冠部进气边设有若干沿周向布置的进气边凹槽，带冠整体叶盘的冠部排气边设有若干沿周向布置的排气边凹槽。
4、进一步的，所述的斜切缝的切缝夹角的值为k1，k1为35°～45°，斜切缝的切缝宽度的值为k2，k2为0.1mm或0.2mm。
5、进一步的，所述的进气边凹槽为三角形槽。
6、进一步的，所述的进气边凹槽的甲一边夹角的值为k3，k3为60°～70°，进气边凹槽的甲二边夹角的值为k4，k4为60°～70°。
7、进一步的，所述的进气边凹槽的甲槽深度的值为k5，k5不大于叶冠宽度的1/3。
8、进一步的，所述的排气边凹槽为直角梯形槽，直角梯形的上底为排气边凹槽的槽底。
9、进一步的，所述的排气边凹槽的乙一边夹角的值为k6，k6为65°～75°。
10、进一步的，所述的排气边凹槽的乙槽深度的值为k7，k7不大于叶冠宽度的1/3，排气边凹槽的乙槽宽度的值为k8，k8不大于叶冠处叶片尾缘之间距离的1/2。
11、一种带冠整体叶盘叶片频率控制的设计方法，针对上述的带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构，包括：
12、通过强度评估，首先计算出带冠整体叶盘的叶片所需频率；
13、结合叶片减振需求和加工方式，选择不同的斜切缝的切缝宽度的值k2，通过不同的切缝宽度的值k2，迭代计算叶片频率，最终确定切缝宽度的值k2；
14、结合叶片减振需求，选择不同的进气边凹槽的甲一边夹角的值k3、甲二边夹角的值k4和甲槽深度的值k5，通过不同的甲一边夹角的值k3、甲二边夹角的值k4和甲槽深度的值k5，迭代计算叶片频率，最终确定甲一边夹角的值k3、甲二边夹角的值k4和甲槽深度的值k5；
15、结合叶片减振需求，选择不同的排气边凹槽的乙一边夹角的值k6、乙槽深度的值k7和乙槽宽度的值k8，通过不同的乙一边夹角的值k6、乙槽深度的值k7和乙槽宽度的值k8，迭代计算叶片频率，最终确定乙一边夹角的值k6、乙槽深度的值k7和乙槽宽度的值k8。
16、本专利技术实现的功能：
17、1.通过计算后，在整体叶盘叶冠两侧加工一系列不同形状的凹槽，两侧凹槽配合作用，可调整叶片固有频率，改善振动形态，提高叶片高周疲劳寿命。
18、2.依据频率控制需求，根据带冠整体叶盘不同材料、使用温度等参数组合，确定相连叶冠叶片的最佳数量，在加工后对叶冠进行切缝处理，利用叶片叶冠之间连接耦合作用，大幅度调整叶片固有频率。
19、3.依据频率控制需求，根据带冠整体叶盘不同材料、使用温度等参数组合，叶冠两侧设计出最佳凹槽方案，通过加工出凹槽不同形状和数量，使其在全寿命周期内，叶片频率能够稳定地精确控制在要求范围之内。
20、本专利技术的有益效果：
21、1.相较于传统的通过叶型设计控制固有频率方式，本专利技术频率误差可控制在0.2％以内。
22、2.相较于传统的带冠整体叶盘，本专利技术可在加工完成后对叶片频率进行修正，使其满足设计要求，可大幅降低叶盘报废率。
23、3.本专利技术不影响整体叶盘的前期加工工艺，可在整体叶盘加工完成后进行操作。
24、4.本专利技术不改变原整体叶盘连接及封严结构，操作可靠。
25、前述本专利技术主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本专利技术可采用并要求保护的方案；且本专利技术，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本专利技术方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本专利技术所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构，包括带冠整体叶盘(1)，其特征在于：所述的带冠整体叶盘(1)的冠部周面设有若干沿周向布置的斜切缝(2)，带冠整体叶盘(1)的冠部进气边设有若干沿周向布置的进气边凹槽(3)，带冠整体叶盘(1)的冠部排气边设有若干沿周向布置的排气边凹槽(4)。
2.根据权利要求1所述的带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构，其特征在于：所述的斜切缝(2)的切缝夹角(5)的值为k1，k1为35°～45°，斜切缝(2)的切缝宽度(6)的值为k2，k2为0.1mm或0.2mm。
3.根据权利要求1所述的带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构，其特征在于：所述的进气边凹槽(3)为三角形槽。
4.根据权利要求3所述的带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构，其特征在于：所述的进气边凹槽(3)的甲一边夹角(7)的值为k3，k3为60°～70°，进气边凹槽(3)的甲二边夹角(8)的值为k4，k4为60°～70°。
5.根据权利要求3或4所述的带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构，其特征在于：所述的进气边凹槽(3)的甲槽深度(9)的值为k5
6.根据权利要求1所述的带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构，其特征在于：所述的排气边凹槽(4)为直角梯形槽，直角梯形的上底为排气边凹槽(4)的槽底。
7.根据权利要求6所述的带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构，其特征在于：所述的排气边凹槽(4)的乙一边夹角(10)的值为k6，k6为65°～75°。
8.根据权利要求6或7所述的带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构，其特征在于：所述的排气边凹槽(4)的乙槽深度(11)的值为k7，k7不大于叶冠宽度的1/3，排气边凹槽(4)的乙槽宽度(12)的值为k8，k8不大于叶冠处叶片尾缘之间距离的1/2。
9.一种带冠整体叶盘叶片频率控制的设计方法，针对权利要求1～8任一所述的带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构，包括带冠整体叶盘(1)，其特征在于：所述的带冠整体叶盘(1)的冠部周面设有若干沿周向布置的斜切缝(2)，带冠整体叶盘(1)的冠部进气边设有若干沿周向布置的进气边凹槽(3)，带冠整体叶盘(1)的冠部排气边设有若干沿周向布置的排气边凹槽(4)。
2.根据权利要求1所述的带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构，其特征在于：所述的斜切缝(2)的切缝夹角(5)的值为k1，k1为35°～45°，斜切缝(2)的切缝宽度(6)的值为k2，k2为0.1mm或0.2mm。
3.根据权利要求1所述的带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构，其特征在于：所述的进气边凹槽(3)为三角形槽。
4.根据权利要求3所述的带冠整体叶盘叶片频率控制的设计结构，其特征在于：所述的进气边凹槽(3)的甲一边夹角(7)的值为k3，k3为60°～70°，进气边凹槽(3)的甲二边夹角(8)的值为k4，k4为60°～70°。
5....
【专利技术属性】
技术研发人员：孙飞龑，李超，谢强，王娟，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。