一種采用輪盤與封嚴篦齒環(huán)分開式結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種航空發(fā)動機的高壓渦輪盤，具體為一種采用輪盤與封嚴篦齒環(huán)分開式結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤。其包括輪盤、封嚴篦齒環(huán)和聯(lián)接銷釘，所述輪盤內(nèi)設置止口，所述輪盤和封嚴篦齒環(huán)通過所述止口定位，所述輪盤和封嚴篦齒環(huán)通過聯(lián)接銷釘固定連接在一起。本實用新型通過對高壓渦輪盤篦齒裂紋故障充分分析研究，及試驗論證，提出了在修理時將原整體的高壓渦輪盤改制成輪盤和封嚴篦齒環(huán)分開式的結(jié)構(gòu)形式，用更換封嚴篦齒環(huán)來解決因封嚴篦齒環(huán)裂紋而導致整個輪盤報廢的問題。
【專利說明】一種采用輪盤與封嚴篦齒環(huán)分開式結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種航空發(fā)動機的高壓渦輪盤，特別涉及一種采用輪盤與封嚴篦齒環(huán)分開式結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的航空發(fā)動機的高壓渦輪盤，如圖2所示，其輪盤和封嚴篦齒是一個整體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤經(jīng)常發(fā)生封嚴篦齒裂紋故障，因封嚴篦齒環(huán)裂紋而導致整個高壓渦輪盤報廢。而且該故障率較高，危害性大，是發(fā)動機修理一直未能解決的問題。根據(jù)高壓渦輪盤封嚴篦齒裂紋故障情況，曾考慮過多種排故方案，如打磨或車削裂紋或在裂紋尖端打止裂孔等阻止裂紋擴展，但結(jié)果均不能有效地解決輪盤篦齒裂紋問題。為此開展了對高壓渦輪盤篦齒裂紋故障研宄工作，目的是通過對高渦盤故障機理研宄，找出故障原因。通過全面系統(tǒng)地試驗、分析研宄，減少發(fā)動機修理費用，使高壓渦輪盤故障得以排除。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型通過對高壓渦輪盤篦齒裂紋故障充分分析研宄，及試驗論證，提出了在修理時將原整體的高壓渦輪盤改制成輪盤和封嚴篦齒環(huán)分開式的結(jié)構(gòu)形式，用更換封嚴篦齒環(huán)來解決因封嚴篦齒環(huán)裂紋而導致整個輪盤報廢的問題。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0005]一種采用輪盤與封嚴篦齒環(huán)分開式結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤，包括輪盤、封嚴篦齒環(huán)和聯(lián)接銷釘，所述輪盤內(nèi)設置止口，所述輪盤和封嚴篦齒環(huán)通過所述止口定位，所述輪盤和封嚴篦齒環(huán)通過聯(lián)接銷釘固定連接在一起。
[0006]所述的采用輪盤與封嚴篦齒環(huán)分開式結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤，其優(yōu)選方案為，所述輪盤與所述封嚴篦齒環(huán)配合面為過盈配合。
[0007]所述的采用輪盤與封嚴篦齒環(huán)分開式結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤，其優(yōu)選方案為，所述輪盤設置多個榫槽，所述榫槽底部鉆有徑向銷釘孔，所述聯(lián)接銷釘安裝在所述徑向銷釘孔內(nèi)。
[0008]所述的采用輪盤與封嚴篦齒環(huán)分開式結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤，其優(yōu)選方案為，所述封嚴篦齒環(huán)上的篦齒包括第一齒、第二齒和第三齒，所述篦齒為不等高齒結(jié)構(gòu)，所述第一齒位于距離輪盤的最遠端，所述第一齒的齒高值為最小，所述第三齒位于距離輪盤的最近端，所述第三齒的齒高值為最大，所述第二齒位于第一齒和第三齒之間，所述第二齒的齒高值為中間值。
[0009]本實用新型為保證分開式結(jié)構(gòu)高壓渦輪盤改進設計的可靠性，對渦輪盤、封嚴篦齒環(huán)及聯(lián)接銷釘?shù)冗M行了相關(guān)試驗驗證，試驗分析了分開式結(jié)構(gòu)高壓渦輪盤在離心力場作用下輪盤、封嚴篦齒環(huán)及聯(lián)接銷等有關(guān)部位的應力分析、應力水平及不同數(shù)量聯(lián)接銷釘應力集中情況變化，為分開式結(jié)構(gòu)高壓渦輪盤設計和改進提供了必要技術(shù)依據(jù)。試驗結(jié)果表明:高壓渦輪盤存在著局部高應力區(qū)，高應力點的應力雖已超過了輪盤材料的屈服極限，但仍在塑性輪盤允許范圍內(nèi)；由于采用盤與封嚴篦齒環(huán)分開結(jié)構(gòu)，為安裝封嚴篦齒環(huán)，在每一個榫槽底部鉆有徑向銷釘孔，由此引起應力集中，使輪盤榫槽底部孔邊形成高應力區(qū)。但此處應力仍低于輪盤與軸聯(lián)接孔邊、冷氣孔邊的應力。
[0010]為了進一步驗證渦輪盤在超溫超轉(zhuǎn)情況下的承載能力，對分開式結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤進行了超溫超轉(zhuǎn)試驗，以驗證其強度儲備裕度。從試驗結(jié)果看，輪盤中心孔應力最大，且中心孔前端變形量最大，在最大工作轉(zhuǎn)速下已進入塑性狀態(tài)。從測量結(jié)果看，采用分開式結(jié)構(gòu)，封嚴篦齒環(huán)經(jīng)超溫超轉(zhuǎn)試驗后變形量不大。試驗后檢查篦齒環(huán)未發(fā)現(xiàn)任何有影響使用的問題，篦齒環(huán)與輪盤聯(lián)接處的聯(lián)接銷釘也未發(fā)現(xiàn)任何問題，這說明分開式結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤通過了超溫超轉(zhuǎn)試驗和破壞轉(zhuǎn)速試驗的考核，有足夠的強度儲備。
[0011]本實用新型的有益效果:
[0012]1、根據(jù)高壓渦輪盤的具體結(jié)構(gòu)，設計了徑向直銷釘聯(lián)接輪盤與封嚴篦齒環(huán)的結(jié)構(gòu)方案，這種聯(lián)接方案銷釘受力狀態(tài)好，加工方便，比較容易實現(xiàn)。
[0013]2、由于封嚴篦齒環(huán)工作時呈嗽叭狀變形，即遠離輪盤的第一齒變形最大，這樣則加重了第一齒與航空發(fā)動機二導下緣板的磨損，因此封嚴篦齒的設計中采用了不等高齒結(jié)構(gòu)，以減輕其磨損，防止其裂紋的產(chǎn)生。
[0014]3、高壓渦輪盤采用封嚴篦齒環(huán)與輪盤分開式的設計結(jié)構(gòu)，從根本上解決了因篦齒裂紋而報廢輪盤的問題，并且提高了輪盤的使用壽命和工作可靠性。更換篦齒環(huán)修理工藝簡單易行，工裝變動不大，工藝繼承性好。大大地降低了發(fā)動機的修理費用，因此采用更換篦齒環(huán)的修理方法具有重大的社會效益和經(jīng)濟效益
[0015]4、該結(jié)構(gòu)中渦輪盤與封嚴篦齒環(huán)之間用過盈止口定位，靠徑向銷釘聯(lián)接，更換篦齒環(huán)的工藝方法簡單，工藝繼承性好，全部更換工藝均在轉(zhuǎn)子上進行，便于在修理廠推廣使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為采用輪盤與封嚴篦齒環(huán)分開式結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤剖視圖；
[0017]圖2為整體式高壓渦輪盤剖視圖。

【具體實施方式】
[0018]如圖1、2所示，一種采用輪盤與封嚴篦齒環(huán)分開式結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤，包括輪盤
1、封嚴篦齒環(huán)2和聯(lián)接銷釘3，所述輪盤內(nèi)設置止口，所述輪盤I和封嚴篦齒環(huán)2通過所述止口定位，所述輪盤I與所述封嚴篦齒環(huán)2配合面為過盈配合，所述輪盤I設置多個榫槽，所述榫槽底部鉆有徑向銷釘孔，所述聯(lián)接銷釘3安裝在所述徑向銷釘孔內(nèi)，所述輪盤I和封嚴篦齒環(huán)2通過聯(lián)接銷釘3固定連接在一起。所述封嚴篦齒環(huán)2上的篦齒包括第一齒4、第二齒5和第三齒6，所述篦齒為不等高齒結(jié)構(gòu)，所述第一齒4位于距離輪盤的最遠端，所述第一齒4的齒高值為最小，所述第三齒6位于距離輪盤的最近端，所述第三齒6的齒高值為最大，所述第二齒5位于第一齒4和第三齒6之間，所述第二齒5的齒高值為中間值。
[0019]在輪盤榫槽中，首次加工Φ4πιπι的銷釘孔時，已將第五榫齒局部加工掉，當更換封嚴篦齒環(huán)時，需將原聯(lián)接銷釘鉆掉，聯(lián)接銷釘直徑應加大0.2mm，銷釘孔徑也相應加大，為保證榫齒強度，鉆銷釘孔時，不應碰到第四榫齒，受此條件的限制，銷釘孔可加工至Φ4.4mm,這樣可更換三次封嚴篦齒環(huán)。
【權(quán)利要求】
1.一種采用輪盤與封嚴篦齒環(huán)分開式結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤，其特征在于，所述高壓渦輪盤包括輪盤、封嚴篦齒環(huán)和聯(lián)接銷釘，所述輪盤內(nèi)設置止口，所述輪盤和封嚴篦齒環(huán)通過所述止口定位，所述輪盤和封嚴篦齒環(huán)通過聯(lián)接銷釘固定連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用輪盤與封嚴篦齒環(huán)分開式結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤，其特征在于，所述輪盤與所述封嚴篦齒環(huán)配合面為過盈配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用輪盤與封嚴篦齒環(huán)分開式結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤，其特征在于，所述輪盤設置多個榫槽，所述榫槽底部鉆有徑向銷釘孔，所述聯(lián)接銷釘安裝在所述徑向銷釘孔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用輪盤與封嚴篦齒環(huán)分開式結(jié)構(gòu)的高壓渦輪盤，其特征在于，所述封嚴篦齒環(huán)上的篦齒包括第一齒、第二齒和第三齒，所述篦齒為不等高齒結(jié)構(gòu)，所述第一齒位于距離輪盤的最遠端，所述第一齒的齒高值為最小，所述第三齒位于距離輪盤的最近端，所述第三齒的齒高值為最大，所述第二齒位于第一齒和第三齒之間，所述第二齒的齒高值為中間值。
【文檔編號】F01D5/02GK204175338SQ201420657051
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】于萍, 王曉梅, 常敏 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司