一种涡轮整体叶盘的摩擦阻尼减振结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于涡轮叶盘技术，涉及一种涡轮整体叶盘的摩擦阻尼减振结构及其制造方法。本实用新型通过在整体叶盘每个叶片通道之间切缝、叶盘轮缘下方加工阻尼孔，增加阻尼器，当叶片发生振动时，阻尼孔内表面与阻尼器接触面之间产生非线性的摩擦阻尼滑动，而这种滑动能耗散叶盘系统的振动能量，以达到减小振动应力的目的。涡轮整体叶盘增加阻尼器后，增加了整体叶盘的阻尼比，降低了叶片共振时的振动应力，特别对于叶片弯曲振动，减振效果显著。另外，本实用新型结构简单易行，工艺性好，尺寸精度易控制，具有较大实际应用价值。
【专利说明】一种涡轮整体叶盘的摩擦阻尼减振结构
【技术领域】
[0001]本实用新型属于涡轮叶盘技术，涉及一种涡轮整体叶盘的摩擦阻尼减振结构。
【背景技术】
[0002]航空发动机高、低压涡轮整体叶盘是高速旋转件，整体叶盘叶片在工作时存在多种激振源的作用，主要的激振源是气流的周期性扰动、燃烧室出口流场不均匀等。常规带叶片的盘组件因为有榫头而具有较大的阻尼，但整体叶盘缺乏结构阻尼，发生共振时振动峰值尖，最终造成叶片因承受较大的振动应力而疲劳失效。因此，为了避免整体叶盘叶片在工作过程中振动损伤，希望引入外部阻尼器，以降低叶片振动应力。
[0003]涡轮整体叶盘为了增加结构阻尼，可釆用叶片上增加凸台(凸肩)和叶冠结构。然而，采用凸台(凸肩)或叶冠结构时，会降低叶片、轮盘的强度储备，并且使其结构更为复杂，进而增加工艺难度，降低整体叶盘的可靠性和稳定性。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的:为了解决涡轮整体叶盘阻尼比小，叶片共振响应峰值高，振动应力大，叶片高周疲劳失效的问题，本实用新型提供了一种在涡轮整体叶盘上的结构简单、工艺性好、减振效果显著的摩擦阻尼减振结构。
[0005]本实用新型的技术方案:一种涡轮整体叶盘的摩擦阻尼减振结构，整体叶盘每个叶片通道之间开设有切缝，叶盘轮缘下方设置有与切缝连通的阻尼孔，且所述阻尼孔内设置有摩擦阻尼器。
[0006]所述的切缝的宽度为0.2?0.4mm,并与发动机轴线倾斜相交。
[0007]所述摩擦阻尼器为圆柱形结构，直径3?4mm，中部为实心结构，两头为薄壁空心结构。
[0008]所述切缝深度距离轮缘为3?7mm。
[0009]所述阻尼孔与摩擦阻尼器之间的装配间隙在0.02?0.03mm之间。
[0010]本实用新型的有益效果:本实用新型的涡轮整体叶盘的摩擦阻尼减振结构，是通过在整体叶盘每个叶片通道之间切缝、叶盘轮缘下方加工阻尼孔，增加阻尼器，当叶片发生振动时，通过阻尼器的摩擦、挤压，消耗振动能量，以达到阻尼目的。其主要技术效果如下:
[0011]a)涡轮整体叶盘增加阻尼器后，增加了整体叶盘的阻尼比，降低了叶片共振时的振动应力。通过某型发动机涡轮整体叶盘叶片动应力测量的统计结果，在采用本实用新型的技术方案后，整体叶盘阻尼比增加约I倍，振动应力降低不小于50%。
[0012]b)该实用新型的结构简单易行，工艺性好，尺寸精度易控制。对于叶片弯曲振动，减振效果显著。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型涡轮整体叶盘的摩擦阻尼减振结构示意图；
[0014]图2是图1的A向示意图；
[0015]图3是图2的B-B剖图，
[0016]其中，1-整体叶盘，2-摩擦阻尼器，3-切缝，4-加工的阻尼孔。
【具体实施方式】
[0017]下面通过具体的实施方式对本实用新型作进一步的详细说明:
[0018]请同时参阅图1、图2和图3，其中，图1是本实用新型涡轮整体叶盘的摩擦阻尼减振结构示意图，图2是图1的A向示意图，图3是图2的B-B剖图。本实用新型摩擦阻尼减振结构在整体叶盘I的每个叶片通道之间开有一定宽度的切缝3，宽度范围为0.2-0.4_。切缝与发动机轴线成一定夹角，以达到包容根部叶型目的。切缝径向深度为3?7mm，具体通过计算确定，该切缝的作用是将叶片由原来的和轮盘完全一体的刚性约束变成具有一定弹性位移空间的约束，这样当叶片发生振动时，叶片下方阻尼孔变形挤压摩擦阻尼器，消耗振动能量。本实用新型整体叶盘轮缘下方设置加工阻尼孔4，并与切缝接通，所述加工阻尼孔的形状可为圆形(本实用新型实例为圆形)、椭圆形或其它异形结构。加工阻尼孔内装有摩擦阻尼器2，该阻尼器为圆柱形，中间部分为实心，防止轴向漏气，两头为薄壁空心，可采用圆锥形冲棒将两头扩孔变形保证工作中不脱出。
[0019]本实用新型涡轮整体叶盘的摩擦阻尼减振结构实际工作时，根据摩擦阻尼减振的原理，整体叶盘叶片产生振动时，通过增加的摩擦阻尼器，使阻尼孔内表面与摩擦阻尼器接触面之间产生非线性的摩擦阻尼滑动，而这种滑动能耗散叶盘系统的振动能量，从而达到减小振动应力的目的。
[0020]具体实施过程如下:
[0021]步骤1:通过有限元振动分析计算，给出切缝的径向深度和阻尼孔的几何参数，阻尼孔可根据实际情况设计为圆形、椭圆型和其他异形结构，而不限于本实用新型实施方式所揭示的情形，本实施方式中，该切缝的径向深度为距离轮缘5mm，阻尼孔为圆柱形，直径为3.2_。步骤2:采用线切割慢走丝的方式，在涡轮整体叶盘每个叶片通道之间切缝，加工摩擦阻尼孔(阻尼孔加工也采用线切割慢走丝)。阻尼孔内表面需抛光处理，去除电加工的重熔层，防止重熔层的微裂纹在工作中扩展，使得基体开裂。
[0022]步骤3:基于阻尼孔的几何参数，确定摩擦阻尼器的形状参数，本实施方式中，摩擦阻尼器为圆柱形结构，直径为3.2_。通过选择装配间隙来保证合适的挤压应力(装配间隙要求0.02?0.03mm)，阻尼器两端可设计为薄壁空心结构，保证装配时扩孔处理。
[0023]步骤4:装配阻尼器，先将阻尼器塞入阻尼孔内，保证两头露出叶盘端面0.7?1_，再通过圆锥形冲棒，对阻尼器两端孔口扩孔涨形，保证工作中不脱出。
【权利要求】
1.一种涡轮整体叶盘的摩擦阻尼减振结构，其特征在于，整体叶盘每个叶片通道之间开设有切缝，叶盘轮缘下方设置有与切缝连通的阻尼孔，且所述阻尼孔内设置有摩擦阻尼器。
2.根据权利要求1所述的涡轮整体叶盘的摩擦阻尼减振结构，其特征在于，所述的切缝的宽度为0.2?0.4mm,并与发动机轴线倾斜相交。
3.根据权利要求1所述的涡轮整体叶盘的摩擦阻尼减振结构，其特征在于，所述摩擦阻尼器为圆柱形结构，直径3?4_，中部为实心结构，两头为薄壁空心结构。
4.根据权利要求1所述的涡轮整体叶盘的摩擦阻尼减振结构，其特征在于，所述切缝深度距离轮缘为3?7mm。
5.根据权利要求1所述的涡轮整体叶盘的摩擦阻尼减振结构，其特征在于，所述阻尼孔与摩擦阻尼器之间的装配间隙在0.02?0.03mm之间。
【文档编号】F01D5/26GK204041122SQ201420462707
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】李晓明, 贺进, 古远兴, 谢强, 李超, 李世峰, 高雄兵 申请人:中国燃气涡轮研究院