压气机以及航空发动机的制作方法

1.本发明涉及航空发动机领域，具体涉及一种压气机以及航空发动机。


背景技术：

2.轴流式航空发动机压气机主要零件包括转子叶片、静子叶片、轮毂和机匣等。转子叶片包括叶身、缘板和榫头，榫头与轮盘的榫槽相配合，以实现转子叶片和轮盘的连接。目前榫头形式有以下几种：燕尾形、纵树形和销钉式。燕尾形榫头因尺寸小重量轻并能承受较大载荷而被广泛应用于压气机转子叶片。燕尾形周向榫槽在民用航空发动机领域应用普遍。在周向榫槽中，转子叶片依次通过轮盘上叶片安装槽安装到榫槽中。已装入叶片沿转子盘周向滑动，以空出安装槽位置供新的叶片安装，直至该级叶片全部安装到榫槽中。最后在榫槽的开槽位置通过锁紧装置对整级叶片进行周向锁紧。
3.锁紧装置包括锁紧块和锁紧螺钉，锁紧块中常含有自锁型丝套或加工自锁型螺纹的方式实现装置的自锁特性。通过旋转锁紧螺钉抵紧榫槽底面的配合平面或球形窝，抬高锁紧块，使锁紧块上相应部位锁紧在榫槽上的相应缺口处，使锁紧装置不能周向移动，从而锁紧整级转子叶片。锁紧装置失效可引起叶片脱出，造成严重事故。
4.发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：目前的锁紧装置均设置了两组工作面，一组面通过与轮盘榫槽配合传递离心力；另一组面垂直于周向、与榫槽中相应缺口配合，提供周向的锁紧力。锁紧装置的周向锁紧结构与径向离心力传递结构分别设计，结构相对复杂，加工费时长，同时限制了锁紧装置的尺寸不能太小，且周向锁紧结构及榫槽相应开槽处存在较多锐角，对整体强度不利。


技术实现要素：

5.本发明提出一种压气机以及航空发动机，用以优化压气机的转子叶片的锁紧部分的结构。
6.本发明实施例提供了一种压气机，包括：
7.轮盘，设置有榫槽和卡槽；
8.转子叶片，安装于所述榫槽；以及
9.锁紧组件，包括锁紧螺栓、锁紧块、流道板以及自锁丝套；所述锁紧块具有第一安装孔，套设于所述锁紧螺栓的外侧；所述流道板具有凸起和第二安装孔；所述自锁丝套具有第三安装孔，所述自锁丝套固定于所述流道板的第二安装孔中，且所述第三安装孔内壁设置有内螺纹，以与所述锁紧螺栓形成可拆卸连接；所述凸起卡入所述卡槽，所述锁紧块和所述流道板共同卡紧所述榫槽的开口边缘。
10.在一些实施例中，所述流道板包括：
11.板体，设置有所述凸起；以及
12.套筒，安装于所述板体，且所述第二安装孔贯穿所述板体和所述套筒，所述凸起与所述套筒间隔布置。
13.在一些实施例中，所述第一安装孔被构造为非圆形孔，所述套筒插入到所述第一安装孔中，且所述套筒与所述第一安装孔配合。
14.在一些实施例中，所述第一安装孔包括矩形孔，所述矩形孔的长边的尺寸大于所述套筒的外径，所述矩形孔的短边的尺寸与所述套筒的外径配合。
15.在一些实施例中，所述板体设置有两个所述凸起，两个所述凸起分别位于所述套筒的两侧。
16.在一些实施例中，所述轮盘位于所述榫槽的边缘附近两侧都设置有所述卡槽，所述凸起卡入所述卡槽中。
17.在一些实施例中，所述榫槽设置有第一工作面；其中，所述锁紧螺栓的端部和所述锁紧块均位于所述榫槽中；所述流道板的部分区域位于所述榫槽外部，其余部分区域位于所述榫槽内部；所述锁紧块的设置有第二工作面，所述第一工作面和所述第二工作面配合。
18.在一些实施例中，所述榫槽设置有两个第一工作面，所述锁紧块设置有两个所述第二工作面，所述第一工作面和所述第二工作面一一对应地布置。
19.在一些实施例中，每个所述榫槽安装有一个所述锁紧组件。
20.本发明实施例还提供一种航空发动机，包括本发明任一技术方案所提供的压气机。
21.基于上述技术方案提供的压气机，具有轮盘，且轮盘设置有卡槽，通过卡槽和锁紧组件的凸起的配合，不仅能够实现转子叶片在轮盘周向上的定位，也为锁紧组件在轮盘径向方向上的锁紧提供了定位，流道板通过锁紧螺栓向锁紧块传递径向离心力，锁紧块与榫槽配合实现径向离心力的传递。上述技术方案，锁紧组件安装后，能实现周向锁紧，还能够有效传递离心力，即同时实现了径向和周向定位锁紧。并且，锁紧组件锁紧效果可靠、结构简单、质量小、易于加工、维修更换方便。
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
23.图1为本发明实施例提供的压气机的锁紧组件处的局部示意图；
24.图2为本发明实施例提供的压气机的锁紧组件处的剖视示意图；
25.图3为本发明实施例提供的压气机的锁紧组件剖视结构示意图；
26.图4为本发明实施例提供的压气机的锁紧组件的流道板立体结构示意图；
27.图5为本发明实施例提供的压气机的锁紧组件的锁紧块立体结构示意图；
28.图6为本发明实施例提供的压气机的轮盘的卡槽处的局部示意图。
具体实施方式
29.下面结合图1～图6对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。
30.本文各实施例中需要用到的技术术语或名词解释如下。
31.转子叶片是航空发动机等叶片机械的主要工作部件，包括榫头、缘板和叶身。叶身是叶片的气动工作面，缘板是流道的一部分，榫头起连接和传力作用，固定并传力到转子盘上。
32.参见图1至图3，本发明实施例提供一种压气机，包括轮盘1、转子叶片2和锁紧组件3。锁紧组件3包括锁紧螺栓31、锁紧块32、流道板33以及自锁丝套34。
33.轮盘1是环形的，轮盘1设置有一圈榫槽11或者多圈榫槽11，并且在每个榫槽11的附近设置有卡槽12。卡槽12是敞口的，且敞口方向朝向轮盘1的外侧。每个榫槽11中都有安装有一个锁紧组件3，以锁紧这一圈榫槽11中的全部转子叶片2。在一些实施例中，每个榫槽11安装有一个锁紧组件3。
34.参见图1至图3，转子叶片2包括叶身、缘板和榫头。榫头安装在榫槽11中。每一圈榫槽11的设定位置都设置有安装槽13，安装槽13的开口尺寸大于榫槽11的开口尺寸，转子叶片2的榫头经由该安装槽13进入到榫槽11中。该安装槽13后续也使得安装锁紧组件3的锁紧块32和锁紧螺栓31可以进入到榫槽11中。
35.锁紧螺栓31的长度尺寸和规格由压气机的型号决定，锁紧螺栓31安装到位之后，锁紧螺栓31的头部(尺寸大的一端)位于压气机的轮盘1的榫槽11中，锁紧螺栓31的尾部(尺寸小的一端)位于榫槽11之外，且锁紧螺栓31的尾部全部被流道板33覆盖，而不伸出流道板33。锁紧螺栓31的头部处具有台阶，锁紧块32放置在该台阶上。该台阶对锁紧块32的安装起到定位作用，使得锁紧块32的安装定位更加精准。
36.参见图3和图5，锁紧块32具有第一安装孔321，套设于锁紧螺栓31的外侧。锁紧块32是和榫槽11的内壁面抵顶接触的部件，通过锁紧块32、流道板33和锁紧螺栓31的共同作用，实现径向方向的锁紧，使得整个锁紧组件3有效发挥锁紧作用。
37.参见图1至图5，在一些实施例中，第一安装孔321被构造为非圆形孔，套筒334插入到第一安装孔321中，且套筒334与第一安装孔321配合。非圆形孔比如为矩形孔、异性孔、多边形孔。榫槽11空间比锁紧块32体积大，由于采用了圆形配合结构，锁紧块32在锁紧螺钉拧紧抬高过程中，不容易发生偏转，锁紧块32大致沿着轮盘1的径向方向直线运动，第一安装孔321和套筒334之间的非圆形配合结构起到了引导、防转的作用，简化了锁紧块32的安装过程，还便于实时确认是否装配到位。
38.参见图1至图5，在一些实施例中，第一安装孔321包括矩形孔，矩形孔的长边的尺寸大于套筒334的外径，矩形孔的短边的尺寸与套筒334的外径配合。
39.参见图3和图4，流道板33具有第二安装孔332。自锁丝套34安装在第二安装孔332中。自锁丝套34具有第三安装孔341，自锁丝套34固定于流道板33的第二安装孔332中，且第三安装孔341内壁设置有内螺纹，以与锁紧螺栓31形成可拆卸连接。通过自锁丝套34实现了锁紧组件3的自锁紧，防止工作过程中锁紧螺栓31和自锁丝套34分离造成危险。并且，在锁紧组件3失效后，通过更换自锁丝套34，可以实现锁紧组件3的二次利用。
40.继续参见图3和图4，在一些实施例中，流道板33包括板体333以及套筒334。板体333设置有凸起331；套筒334安装于板体333，且第二安装孔332贯穿板体333和套筒334，凸起331与套筒334间隔布置。板体333用于设置凸起331，通过凸起331和轮盘1上的卡槽12的配合，实现锁紧组件3在轮盘1的周向方向上的定位，并且也为径向方向上的卡紧提供的精准定位。锁紧组件3的各个部分安装到位后，锁紧块32的第一安装孔321的内壁和套筒334的外壁之间具有缝隙，两者之间通过轴孔实现紧配合。
41.参见图1至图4，在一些实施例中，板体333设置有两个凸起331，两个凸起331分别位于套筒334的两侧。
42.参见图2至图5，在一些实施例中，榫槽11设置有第一工作面111；其中，锁紧螺栓31的端部和锁紧块32均位于榫槽11中；流道板33的部分区域位于榫槽11外部，其余部分区域位于榫槽11内部；锁紧块32的设置有第二工作面322，第一工作面111和第二工作面322配合。第一工作面111和第二工作面322比如为弧面、平面等。如果锁紧块32尺寸较小，第二工作面322可以采用平面。
43.参见图2至图5，在一些实施例中，轮盘1的榫槽11设置有两个第一工作面111，锁紧块32设置有两个第二工作面322，第一工作面111和第二工作面322一一对应地布置。
44.参见图1和图2，在一些实施例中，轮盘1位于榫槽11的边缘附近设置有卡槽12，轮盘1位于榫槽11的边缘附近两侧都设置有卡槽12，凸起331卡入卡槽12中。卡槽12的尺寸比较小，轮盘1上设置卡槽12需要去除的材料量少，与基体光滑转接，加工方便，减少了应力集中，使得轮盘1的强度基本不受影响。
45.上述技术方案，通过锁紧螺栓31、锁紧块32、流道板33以及自锁丝套34，将一圈转子叶片2锁紧在轮盘1的榫槽11中，既实现转子叶片2的周向定位、离心力的传递。在使用过程中，不管采用何种锁紧组件3，都容易发生损坏，如果本发明实施例提供的锁紧组件3出现损坏，可以更换自锁丝套34，使得维修后的锁紧组件3仍能使用。
46.下面介绍锁紧组件3的安装过程。
47.参见图1，轮盘1上设置有安装槽13，转子叶片2的榫头从安装槽13插入到榫槽11中。转子叶片2从安装槽13插入后，沿榫槽11的周向滑动，依靠周向榫槽11的两侧面定位使转子叶片2定位在榫槽11中。锁紧组件3也通过图1所示的安装槽13插入，周向滑动至限定角度后实施锁紧，对整级转子叶片2进行周向定位，限制转子叶片2的周向移动，同时确保上述安装槽13的位置在两个转子叶片2中间，不会发生转子叶片2脱出的现象。
48.锁紧组件3的安装过程如下：将锁紧螺栓31和锁紧块32安装在一起，随后整体安装在榫槽11中；然后再将流道板33和自锁丝套34组成的整体预安装于锁紧螺栓31；最后通过旋转锁紧螺栓31，使得锁紧螺栓31和自锁丝套34形成稳固的螺纹连接，且使得锁紧块32和榫槽11的内壁面抵顶，以实现传力。为了方便转动锁紧螺栓31，在锁紧螺栓31的尾端端面设置有拧紧槽335，拧紧槽335比如为矩形、梅花形等各种便于转动的形状。
49.锁紧组件3实现锁紧的原理为：锁紧螺栓31与锁紧块32一起装入轮盘1的榫槽11，流道板33插入锁紧块32对应的第一安装孔321，通过转动来拧紧锁紧螺栓31，锁紧螺栓31转动会将锁紧块32抬升，使得锁紧块32的两侧的第二工作面322与榫槽11两侧对应的第一工作面111接触并贴合。同时，流道板33的凸起331与轮盘1的卡槽12接触并配合，从而实现了对流道板33的周向固定，进而对转子叶片2实现周向定位。
50.工作状态下，锁紧块32跟随转子叶片2一起旋转做圆周运动，如图2所示，在锁紧块32的第二工作面322与榫槽11的第一工作工作面的配合下，锁紧块32向榫槽11传递了离心力f1产生的分力f2，从而实现径向传力。
51.本发明实施例还提供一种航空发动机，包括本发明任一技术方案提供的压气机。
52.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内
容的限制。
53.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。