专利名称：一种轮盘的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种轮盘以及与其结构相应的一种叶片。
背景技术：
80年代，涡轮风扇发动机的风扇叶片的结构特点主要是窄弦、带凸肩的实心结构。由于实心风扇叶片重量大，凸肩的存在导致气动效率和流量的降低。因此，带凸肩的实心风扇叶片不适应更大推力发动机对风扇叶片的性能要求。随着技术的发展，窄弦风扇叶片逐渐被宽弦风扇叶片取代。与带凸肩的窄弦风扇叶片相比，宽弦风扇叶片具有以下特点I、使风扇和压气机气动力学特性得到改善，流量增加，效率提高；2、增加弦长，使得抗外物损伤、抗疲劳特性和失速裕度都得到提高；3、减少了风扇和压气机零件数，生产和制造成本因而降低。由于宽弦风扇叶片的弦长较长，而在轴向燕尾形榫槽中，轮盘上形成榫槽的凸肩部分必须将位于叶片叶根的榫接部分包容住。由于榫接部分的型面是圆弧形的，要能将榫接部分的型面全部包住，凸肩部分的端面的平行四边形就比较大。这样，在轮盘装的叶片数会受到限制。如果叶片数不能变，只能将轮缘外径加大。为了克服这个问题，罗罗公司在RB211-535E4等发动机上，采用了弧形燕尾形榫接部分，即榫接部分的外形基本呈圆弧形，相应地轮盘上的燕尾形榫槽也呈圆弧形。如图I-图2所示，就公开了上述的具有圆弧形榫槽102的轮盘100的结构(并未示出与其配合的榫接部分)。采用这种榫接部分-榫槽的结构后，轮盘轮缘直径可以较小，风扇的轮毂比可以较大。在相同空气流量下，风扇直径可以稍小些。
实用新型内容为此，本实用新型提供了一种轮盘，所述轮盘具有轴向并周向延伸的外表面，在所述外表面上形成有在周向上间隔开并在轴向上延伸的多个榫槽，所述多个榫槽的每一个为螺旋槽。优选地,所述螺旋槽的轨迹线由方程x2+y2 = r2和z = kX [2 π +arctan (y/x)]来限定，其中r为螺旋半径，kX2 π为螺距。具体地，所述轮盘为定子轮盘或转子轮盘。更具体地，所述转子轮盘为风扇叶片轮盘。本实用新型还提供了一种叶片，其具有翼型主体部分、榫接部分以及位于翼型主体部分和榫接部分之间的平台，所述翼型主体部分具有前缘、后缘以及在前缘和后缘之间延伸的吸力面和压力面，其特征在于，所述榫接部分具有和如上所述的轮盘的多个榫槽的任一个互补的形状。这种结构相对于常规的榫接部分和榫槽的配合形式而言具有以下优点I、与圆弧榫槽结构相对比，由于螺旋榫槽的左右深度更均匀，所以应力分布更为均匀；[0014]2、由于叶片的榫接部分以及轮盘的螺旋榫槽的走势均与叶型相对应，且可以通过调节螺旋线的螺距值与叶片的榫接部分的叶型进行匹配，所以更有利于伸根段过渡，且不会使气动叶型受到限制；3、相比其他结构形式，在叶片的榫接部分的宽度一样的情况下轮盘的直径最小，从而有利于重量控制。
为了解释本实用新型，将在下文中参考附图描述其示例性实施方式，附图中图I示意性地示出了现有技术的圆弧榫轮盘；图2示意性地示出了图I的圆弧榫轮盘的圆弧榫槽；图3示意性地示出了本实用新型的榫头； 图4示意性地示出了本实用新型的榫头的螺旋线；图5示意性地示出了本实用新型的榫头的局部放大图；图6示意性地示出了具有如图3所示的榫头的风扇转子。不同图中的相似特征由相似的附图标记指示。
具体实施方式
如图3、图5所示，在本实用新型的较佳的实施方式中，公开了一种涡轮风扇发动机的风扇的轮盘200，该轮盘200具有轴向并周向延伸的外表面202，在该外表面202上形成有在周向上间隔开并在轴向上延伸的多个榫槽204，其中，该榫槽204的形状大致呈螺旋结构，可以将这种榫槽204称之为螺旋槽。具体地，图4示出了形成上述较佳实施方式的螺旋形榫槽204的轨迹线206，其在X、Y、Z三坐标系中可以通过如下公式被限定x2+y2 = r2z = kX [2 +arctan (y/x)]在上述公式中，其中r为螺旋半径；kX 2 为螺距，及每旋转一周在z轴上的移动距离；而且，k与r均为常数。参见图5的局部放大图，由于榫槽的走势与轮盘相对应，故这种螺旋榫槽在左右两侧的深度基本相同，换言之，形成榫槽204的肩部208和210为大致相同的形状，这样应力分布更为均匀。虽然上述较佳的实施方式是以风扇的轮盘作为示例进行说明的，然而本领域技术人员应当可以理解，该轮盘可以为定子轮盘也可以为转子轮盘。相应地，安装在该定子轮盘的榫槽上的叶片为定子叶片，安装在该转子轮盘的榫槽上的叶片为转子叶片，该叶片可以为风扇叶片也可以为压气机叶片等。而且，无论是定子叶片还是转子叶片，其叶片的榫接部分(其大致位于叶根位置处)一定具有与上述榫槽互补的形状。这样，根据本实用新型的发明实质，在另一种实施方式中，公开了一种叶片，其具有翼型主体部分、榫接部分以及位于翼型主体部分和榫接部分之间的平台，翼型主体部分具有前缘、后缘以及在前缘和后缘之间延伸的吸力面和压力面，榫接部分具有和前述的轮盘的多个榫槽的任一个互补的形状。参见图6，图中所示的结构就是将本实用新型的叶片安装在本实用新型的轮盘上的示意图。这种结构具有以下优点第一、对比于圆弧形的榫接部分-榫槽的结构，当采用螺旋的榫接部分与采用螺旋榫槽的轮盘配合后，由于榫接部分和榫槽的走势均与轮盘相对应，故榫接部分的厚度在左右两侧相同，榫槽在左右两侧的深度也相同，所以应力分布更为均匀；第二、由于叶片的榫接部分、轮盘的螺旋榫槽的走势均与叶型相对应，且可以通过调节螺旋轨迹线的螺距值与叶片根部叶型进行匹配，所以更有利于伸根段过渡，且不会使气动叶型受到限制；第三、相比于其他结构形式，在榫接部分的宽度一样的情况下轮盘的直径最小，从而有利于整个叶片组件的重量控制。本实用新型不以任何方式限制于在说明书和附图中呈现的示例性实施方式。示出以及描述的实施方式(的部分)的所有组合明确地理解为并入该说明书之内并且明确地理解为落入本实用新型的范围内。而且，在如权利要求书概括的本实用新型的范围内，很多变形是可能的。此外，不应该将权利要求书中的任何参考标记构造为限制本实用新型的范围。
权利要求1.一种轮盘，所述轮盘具有轴向并周向延伸的外表面，在所述外表面上形成有在周向上间隔开并在轴向上延伸的多个榫槽，所述多个榫槽的每一个为螺旋槽。
2.根据权利要求I所述的轮盘，所述螺旋槽的轨迹线由方程x2+y2= r2和z =kX [2 n +arctan(y/x)]来限定，其中r为螺旋半径，kX2 π为螺距。
3.根据权利要求I或2所述的轮盘，所 述轮盘为定子轮盘或转子轮盘。
4.根据权利要求3所述的轮盘，所述转子轮盘为风扇叶片轮盘。
5.一种叶片，其具有翼型主体部分、榫接部分以及位于翼型主体部分和榫接部分之间的平台，所述翼型主体部分具有前缘、后缘以及在前缘和后缘之间延伸的吸力面和压力面，其特征在于，所述榫接部分具有和权利要求1-4所述的轮盘的多个榫槽的任一个互补的形状。
专利摘要本实用新型提供了一种轮盘，该轮盘具有轴向并周向延伸的外表面，在外表面上形成有在周向上间隔开并在轴向上延伸的多个榫槽，多个榫槽的每一个为螺旋槽。本实用新型还公开了一种与该轮盘配合的叶片，其中该叶片具有与上述螺旋槽配合的榫接部分。与圆弧榫槽结构相对比，由于螺旋榫槽的左右深度更均匀，所以应力分布更为均匀；由于叶片的榫接部分以及轮盘的螺旋榫槽的走势均与叶型相对应，且可以通过调节螺旋线的螺距值与叶片的榫接部分的叶型进行匹配，所以更有利于伸根段过渡，且不会使气动叶型受到限制；相比其他结构形式，在叶片的榫接部分的宽度一样的情况下轮盘的直径最小，从而有利于重量控制。
文档编号F01D9/00GK202645641SQ20122021106
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者童辉, 刘业胜 申请人:中航商用航空发动机有限责任公司