一种具有气动阻尼装置的旋转机械动叶片的制作方法

[0001]
本发明涉及一种具有气动阻尼装置的旋转机械动叶片。


背景技术：

[0002]
动叶片是旋转机械的重要部件，由于在工作中一般受到较高的离心载荷、气动载荷以及振动的交变载荷，很容易产生故障。随着旋转机械技术的不断发展，旋转机械的运行负荷随之提高，对动叶片的可靠性提出了更高的要求。
[0003]
动叶片振动故障是叶片故障的重要组成部分，几乎所有的动叶片都曾发生过不同程度的叶片振动故障。增加叶片阻尼与减小叶身气动激励被视为降低叶片振动故障的两个主要方法。在增加叶片阻尼的方法中，传统的设计思路大都是在叶片或叶轮上设计结构阻尼器。通过增加结构阻尼器提高叶片单元的阻尼，从而减小叶片振幅，提高叶片的抗振能力。
[0004]
目前，结构阻尼的设计遇到来自两方面的挑战：第一，结构阻尼器的设计一般针对主要的低阶模态；而叶栅流场中流体激励激起的往往是高阶模态。第二，对于高速旋转中采用的整体叶盘而言，结构阻尼器的设置将大大增加加工工艺的复杂性。气动阻尼能够有效抑制叶片的高频振动，同时不增加叶片的重量，符合现代旋转机械的减重要求。将气动阻尼装置作为结构阻尼装置的补充应用于动叶片具有重要的现实意义。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的是提出一种具有气动阻尼装置的旋转机械动叶片，该叶片有效解决了上述问题。
[0006]
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
[0007]
一种具有气动阻尼装置的旋转机械动叶片，该动叶片是由叶片围带、叶身和叶根构成，其中，该动叶的气动阻尼装置位于叶片围带上，包括至少一排用于减振的气流孔。
[0008]
本发明进一步的改进在于，叶身包括叶片压力面和叶片吸力面，以及叶片压力面和叶片吸力面之间的叶片出气边和叶片进气边。
[0009]
本发明进一步的改进在于，若干气流孔分布在叶片围带靠近叶片进气边侧前缘。
[0010]
本发明进一步的改进在于，气流孔带有设定角度α＝20
°
～40
°
。
[0011]
本发明进一步的改进在于，气流孔具有设定深度h≤l，l为叶片围带厚度。
[0012]
本发明进一步的改进在于，气流孔位置位于动叶片进气边围带前缘，各孔中心连线与围带前缘线平行。
[0013]
本发明进一步的改进在于，气流孔为椭圆形。
[0014]
本发明进一步的改进在于，椭圆短半径r≤l/4，椭圆长半径r≤l/2。
[0015]
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
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本发明与目前针对叶片的摩擦阻尼处理方法(如叶片凸肩、拉筋处的干摩擦阻尼、缘板摩擦阻尼器、叶冠阻尼器等)相比，不与叶片叶身直接接触，不需要对叶片叶身进行额
外加工，不需增加额外阻尼装置部件，在抑制叶片高频振动的同时不增加叶片重量，符合现代旋转机械减重的要求。仅需在叶片围带上加工出若干气流孔，具有工艺简单、方便加工、降低成本、结构简单、可靠性高的特点。
附图说明
[0017]
图1是本发明叶片的气流孔分布结构图。
[0018]
图2是本发明叶片的右视角气流孔剖面图。
[0019]
附图标记说明：
[0020]
1.气流孔，2.叶片围带，3.叶片压力面，4.叶片出气边，5.叶片进气边，6.叶片吸力面，7.叶根，8.气流孔。
具体实施方式
[0021]
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0022]
需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案。
[0023]
参见图1、图2，本发明的一种具有气动阻尼装置的旋转机械动叶片是由叶片围带2、叶身和叶根7构成，其中，叶身包括叶片进气边5、叶片压力面3、叶片出气边4、叶片吸力面6，叶片围带2上分布有气流孔1。由于本发明所提供的动叶片，包括至少一排用于减振的气流孔1。当叶片产生振动时，叶片的振动能量传递到气流孔中，叶片发生振动引起气孔壁面的相对运动，使得气孔内气体发生流动。由于流体的粘性作用，叶片在振动时克服流体粘性力作功而消耗振动能量。
[0024]
参见图1，本发明气流孔1分布于动叶片进气边5侧的叶片围带2前缘，各气流孔1中心连线与叶片围带2的前缘线平行。为降低应力集中，气流孔1为椭圆形，各气流孔之间均匀分布。叶片围带2厚度为设计值l，气流孔1椭圆短半径r≤l/4；椭圆长半径r≤l/2。
[0025]
参见图2，气流孔8呈现设定角度α＝20
°
～40
°
，气流孔8具有设定深度h≤l。气流进入气流孔后流动方向发生改变，流体质点之间相互碰撞，产生摩擦和动量交换，从而消耗振动能量。基于上述两种方式，气动阻尼装置降低了叶片振动能量，提高了叶片的安全性。气流进入气流孔8后流动方向发生改变，流体质点之间相互碰撞，发生剧烈的摩擦和动量交换，造成能量损失，消耗振动能量。
[0026]
本发明提供的一种具有气动阻尼装置的旋转机械动叶片，当叶片振动时，振动能量被气流孔内的气流所吸收，从而消耗振动能量，提高叶片安全性。本发明提供的一种气动阻尼装置与传统阻尼装置相比，不与叶片叶身直接接触，不需要对叶片叶身进行额外加工，不需增加额外阻尼装置部件，在抑制叶片高频振动的同时不增加叶片重量，符合现代旋转机械减重的要求，仅需在围带加工出若干气流孔，具有工艺简单、方便加工、降低成本、设计简单、可靠性好的特点。