一种涡轮整体叶盘固有频率调整方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航空发动机涡轮叶盘技术，具体涉及一种涡轮整体叶盘叶片固有频率调整方法。
【背景技术】
[0002]随着小型航空发动机使用性能的不断提高，其涡轮整体叶盘的工作载荷越来越高，叶片的工作条件也愈来愈恶劣，导致涡轮转子叶片受到不均匀流场的周期性激振力越显著，使得涡轮整体叶盘叶片发生受迫振动，造成整体叶盘叶片因承受较大的共振应力而发生高周疲劳失效。因此，为了避免整体叶盘叶片在工作过程中产生共振，通过调整叶盘叶片的各阶固有频率，使其固有频率避开气流的激振频率，以达到消除在工作转速范围内产生共振的目的。
[0003]现有小型航空发动机涡轮整体叶盘叶片固有频率的调整，一般采用叶尖削角、改变叶片的叶型结构或调整叶片数的方法，以达到调整各阶固有频率。然而对于涡轮整体叶盘，由于叶片的频率高，采用叶尖削角，调整范围小，很难达到避开激振频率的要求，同时对气动性能也有一定影响。而采用改变叶片叶型结构或调整叶片数的方法，设计和加工的周期长、对气动性能的影响还需重新试验验证。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:为了解决现有技术涡轮整体叶盘叶片固有频率调整方法范围小、设计加工周期长、影响气动性能等问题，本发明提供了一种调整范围大、结构简单、可靠性高的涡轮整体叶盘叶片固有频率调整方法。
[0005]本发明的提供了一种涡轮整体叶盘固有频率调整方法，其具体过程如下:
[0006]步骤1:对整体叶盘叶片初始固有频率进行测量；
[0007]步骤2:依据测得的初始固有频率，结合气流周期性脉动的激振频率或动应力测量的结果，计算所需的整体叶盘叶片频率调整量，使得整体叶盘叶片的各阶固有频率具有安全的共振频率裕度；
[0008]步骤3:涡轮整体叶盘的每个叶片之间进行切缝，切缝末端设置止裂孔切缝与发动机轴线成一定角度，根据叶片形状保证不损伤叶片，切缝的径向深度和止裂孔的几何参数通过所需的整体叶盘叶片频率调整量根据迭代计算的方式来确定；
[0009]步骤4:在止裂孔内装入防止轴向漏气的销子，销子两端用专用工装扩孔处理，防止工作中脱出。
[0010]本发明的技术效果是:本发明的涡轮整体叶盘叶片固有频率的调整方法，是通过对整体叶盘叶片之间开槽，以降低叶片固有频率，改变叶片的刚度、振型和振动应力分布，使叶片共振不发生或使其共振的重要振动模态调出工作转速范围。其主要优点和效果如下:
[0011]I)该调整方法简单易行，调频效果显著，工艺性较好，尺寸精度易控制，能满足实际要求。
[0012]2)根据某型发动机机涡轮整体叶盘的调整实例，叶片频率调整范围可达原叶片频率的20%，故具有较大的工程实用价值。
【附图说明】
[0013]图1涡轮整体叶盘叶片频率调整方法的剖视示意图；
[0014]图2涡轮整体叶盘叶片频率调整方法的切缝俯视示意图；
[0015]图3涡轮整体叶盘叶片频率调整方法的切缝和止裂孔截面示意图。
[0016]其中，1-精密铸造整体叶盘、2-防止轴向漏气的销子。3-调频切缝、4-调频止裂孔。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明:
[0018]请参阅图2至3，本发明涡轮整体叶盘叶片固有频率调整，是由涡轮整体叶盘I和防止轴向漏气的销子2组成，其中，采用线切割的方式，在整体叶盘I的每相邻叶片根部轮缘之间，设置调频切缝3和止裂孔4，切缝与发动机轴线成一定夹角α，而在调频止裂孔4内配装有防止轴向漏气的销子2。从而使原叶片和轮盘一体化的刚性约束结构变成了叶片之间具有一定的相对位移空间的弹性约束，以改变叶片的刚度，实现对叶片固有频率的调整。
[0019]每个调频切缝和调频止裂孔位于两个叶片根部之间，以调整叶片固有频率，增加阻尼减振效果。
[0020]调频止裂孔内装有销子，以防止轴向漏气。
[0021]下面给出本发明涡轮整体叶盘叶片固有频率调整方法，其具体过程如下:
[0022]步骤1:对整体叶盘叶片初始固有频率进行测量，以进一步计算所需整体叶盘叶片固有频率的调整量；
[0023]步骤2:依据测得的初始固有频率，结合气流周期性脉动的激振频率或动应力测量的结果，计算所需的整体叶盘叶片频率调整量，以实现整体叶盘叶片的各阶固有频率具有安全的共振频率裕度；
[0024]步骤3:涡轮整体叶盘的每个叶片之间进行切缝，切缝末端设置止裂孔切缝与发动机轴线成一定角度，根据叶片形状保证不损伤叶片，切缝的径向深度和止裂孔的几何参数，是通过所需的整体叶盘叶片频率调整量迭代计算确定；这样调整了叶盘叶片的各阶固有频率，使其固有频率避开气流的激振频率，以达到消除在工作转速范围内产生共振的目的；
[0025]步骤4:止裂孔内装有防止轴向漏气的销子，销子两端为薄壁空心，采用专用工装将两头扩孔保证工作中不脱出，以防止轴向漏气。
【主权项】
1.一种涡轮整体叶盘叶片固有频率调整方法，其特征在于，具体过程如下: 步骤1:对整体叶盘叶片初始固有频率进行测量； 步骤2:依据测得的初始固有频率，结合气流周期性脉动的激振频率或动应力测量的结果，计算所需的整体叶盘叶片频率调整量，使得整体叶盘叶片的各阶固有频率具有安全的共振频率裕度； 步骤3:涡轮整体叶盘的每个叶片之间进行切缝，切缝末端设置止裂孔切缝与发动机轴线成一定角度，根据叶片形状保证不损伤叶片，切缝的径向深度和止裂孔的几何参数通过所需的整体叶盘叶片频率调整量根据迭代计算的方式来确定； 步骤4:在止裂孔内装入防止轴向漏气的销子，销子两端用专用工装扩孔处理，防止工作中脱出。
【专利摘要】本发明提供了一种涡轮整体叶盘叶片固有频率调整方法，其特征在于，具体过程如下：步骤1：对整体叶盘叶片初始固有频率进行测量；步骤2：依据测得的初始固有频率，结合气流周期性脉动的激振频率或动应力测量的结果，计算所需的整体叶盘叶片频率调整量，使得整体叶盘叶片的各阶固有频率具有安全的共振频率裕度；步骤3：涡轮整体叶盘的每个叶片之间进行切缝，切缝末端设置止裂孔切缝与发动机轴线成一定角度，根据叶片形状保证不损伤叶片，切缝的径向深度和止裂孔的几何参数通过所需的整体叶盘叶片频率调整量根据迭代计算的方式来确定；步骤4：在止裂孔内装入防止轴向漏气的销子，销子两端用专用工装扩孔处理，防止工作中脱出。
【IPC分类】F01D5-16
【公开号】CN104675443
【申请号】CN201410775837
【发明人】贺进, 李晓明, 谢强, 李超, 李世峰, 孙飞龑, 于进学
【申请人】中国燃气涡轮研究院
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年12月15日