風洞軸流壓縮機轉子復合材料葉片根部連接結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風洞軸流壓縮機轉子復合材料葉片根部連接結構，葉片根部的燕尾結構最靠近葉片主體的兩側面的夾角為30°-90°，在該兩側面和底面的表面固定一層隔墊；輪轂上開有底面上開有兩個及以上的內(nèi)有彈簧的彈簧容納槽的燕尾通槽；葉片根部的燕尾結構置于輪轂的燕尾通槽內(nèi)，其前、后兩端面由固定在輪轂上的擋板夾緊固定；葉片根部的燕尾結構除互成30°-90°夾角的兩側面與燕尾通槽壁接觸外，其余各面與燕尾通槽壁間留有間隙；在與兩擋板接觸位置的葉片根部固定有一層玻璃纖維材質的隔墊。本發(fā)明連接可靠性高，結構更加合理，使用壽命更長，安裝、檢測維修拆卸方便，葉片設計和成型工藝都變得簡單易行。
【專利說明】 風洞軸流壓縮機轉子復合材料葉片根部連接結構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風洞軸流壓縮機轉子復合材料葉片根部連接結構。
【背景技術】
[0002]風洞軸流壓縮機一般為2?4級風扇，每級風扇有16?30片葉片，是風洞動力的核心，設計的關鍵技術除氣動設計外，轉子葉片和輪轂的連接結構也是在設計中重點考慮的對象之一，隨著復合材料轉子葉片在壓縮機上的應用，轉子葉片和輪轂的連接結構設計重要性更加凸顯出來。
[0003]現(xiàn)有的變距轉子葉片，一般是將轉子葉片由銷軸固定在變距軸上，變距軸再連接到輪轂上，這種連接結構設計簡單，裝配、維修拆卸方便且工藝性較好，但對于復合材料的葉片而言，在葉片上開孔，孔口在機械加工過程中會產(chǎn)生微觀缺陷，在葉片工作受力過程中微觀缺陷會逐漸擴展，從而降低葉片的使用壽命；且在風洞轉子運行過程中，由于空氣和洞壁摩擦等原因，壓縮機系統(tǒng)的溫度會逐漸升高，由于金屬銷釘和葉片的復合材料的熱漲系數(shù)不同，二者又為緊配合，所以葉片在孔的位置會產(chǎn)生較大的內(nèi)應力，這也是影響葉片使用壽命的原因之一。對于非變距轉子葉片和輪轂的連接結構形式較多，有的連接結構是將葉片根部直接插入輪轂的連接直槽內(nèi)，由螺栓固定連接，其連接相對可靠，裝配、維修拆卸方便，對于復合材料的葉片而言，在復合材料葉片上打孔和葉片與螺栓的緊配合，同樣存在上述缺點；且為和風洞氣流整流，在葉片根部設計了凸邊，這不但給葉片結構的整體設計帶來麻煩，且使葉片成型工藝也相當?shù)姆爆?。另一種連接結構是輪轂開有內(nèi)大口小的橢圓連接槽，復合材料的葉片下端與該連接槽完全配合連接，且為和風洞氣流整流，在葉片根部設計了凸邊；該結構的連接可靠性好，但由于葉片根部和輪轂安裝槽為緊配合，安裝、維修拆卸不方便，且在風洞轉子運行過程中，由于空氣和洞壁摩擦等原因，壓縮機系統(tǒng)的溫度會逐漸升高，緊配合的復合材料葉片和金屬輪轂之間由于熱漲系數(shù)不同而產(chǎn)生內(nèi)應力，導致使用壽命的降低；且葉片根部凸邊的增加，這不但給葉片結構的整體設計帶來麻煩，且使葉片成型工藝也相當?shù)姆爆崱＿€有一種連接結構也不在復合材料葉片上打孔，而是直接在葉片根部前、后兩端各成型出一個螺栓卡接孔，該處跨接在輪轂上，下端尤羅雙固定在輪轂上，其連接可靠性很高，但安裝、維修拆卸不方便，葉片的結構設計笨重，葉片成型非常困難。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，提供一種風洞軸流壓縮機轉子復合材料葉片根部連接結構，該連接結構連接可靠性高，結構更加合理，使用壽命更長，安裝、檢測維修拆卸方便，葉片設計和成型工藝都變得簡單易行。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術解決方案是:一種風洞軸流壓縮機轉子復合材料葉片根部連接結構，復合材料葉片的根部厚度截面設計成六邊形燕尾結構，該六邊形燕尾結構最靠近葉片主體的兩側面的夾角為30° -90°，在該兩側面和底面的表面固定一層玻璃纖維材質的隔墊；輪轂上均勻開有與葉片個數(shù)相同與葉片根部的燕尾結構相匹配的燕尾通槽，燕尾通槽的底面上開有兩個及以上的彈簧容納槽，彈簧置于彈簧容納槽內(nèi)；葉片根部的燕尾結構置于輪轂的燕尾通槽內(nèi)，其前、后兩端面由由螺栓固定在輪轂上的擋板夾緊固定；葉片根部的燕尾結構除互成30° -90°夾角的兩側面與燕尾通槽壁接觸外，其余各面與燕尾通槽壁間留有間隙，底面由燕尾通槽底面內(nèi)的彈簧頂緊；在與兩擋板接觸位置的葉片根部固定有一層玻璃纖維材質的隔墊。
[0005]上述所述的葉片根部六邊形燕尾結構最靠近葉片主體的兩側面的夾角為60°。該角度的兩側面承受葉片的離心力和氣動彎矩效果最佳，既保證了葉片根部的離心力受力結構強度，又滿足葉片碳纖維主方向承力角度等于150°。
[0006]上述所述的葉片根部與燕尾通槽壁留有的間隙為3?4mm。既為復合材料的葉片的熱漲留有了空間，又保證了連接強度。
[0007]葉片工作時通過葉片根部燕尾結構的夾角成30° -90°的兩側面承受葉片的離心力和氣動彎矩，這樣既保證了葉片根部的離心力受力結構強度，又滿足碳纖維主方向承力角度；主方向承力角度越大，主方向能承受的力就越大，但葉片根部與輪轂的固定可靠性越差；主方向承力角度越小，主方向能承受的力就越小，但葉片根部與輪轂的固定可靠性越高；所以，150°為該角度的最佳角度，葉片根部的兩側面夾角60°為最佳效果，延長了葉片使用壽命。為避免風洞在工作運行溫升過程中，由于金屬材料的輪轂和復合材料的葉片熱漲系數(shù)不一致產(chǎn)生的內(nèi)應力，在葉片根部的燕尾結構與輪轂燕尾通槽間預留了間隙，3?4_為最佳間隙空間，同樣延長葉片使用壽命。同時為避免由于熱退間隙的存在，壓縮機啟停時，由葉片根部燕尾結構和輪轂上燕尾通槽接觸產(chǎn)生的動摩擦，在輪轂燕尾通槽底面設計了兩個及以上的彈簧容納槽放置支撐葉片根部燕尾結構的壓縮彈簧，進一步延長了葉片使用壽命。為避免復合材料的葉片和金屬輪轂之間直接接觸，在葉片根部燕尾結構處設計玻璃纖維材質的隔墊，提高葉片的耐磨性能，延長其使用壽命。為保證工作中葉片相對輪轂的軸向位置不移動，在輪轂的兩端面設計擋板，使用螺栓徑向擰緊，提高了連接可靠性。本發(fā)明去除了葉片上的擋邊設計，大大簡化了葉片的設計步驟和工藝步驟，制作更加容易。
[0008]總之，本發(fā)明連接可靠性高，結構更加合理，使用壽命長，安裝、檢測維修拆卸方便，葉片設計和成型工藝都變得更加簡單易行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為安裝本發(fā)明的壓縮機的單級風扇的主視圖；
圖2為圖1的單個葉片的A向示意圖；
圖3為圖2的BB剖視圖；
圖4為圖2的CC剖視圖；
圖5為圖4的I部放大圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的描述。
[0011]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示的實施例，復合材料葉片I的根部厚度截面設計成六邊形燕尾結構，該六邊形燕尾結構最靠近葉片I主體的兩側面4和5的夾角為30° -90°之間的任意夾角，最佳為60°，在該兩側面4和5和底面8的表面固定一層玻璃纖維材質的隔墊3。輪轂2上均勻開有與葉片I個數(shù)相同與葉片I根部的燕尾結構相匹配的燕尾通槽9，燕尾通槽9的底面上開有兩個及以上的彈簧容納槽，彈簧10置于彈簧容納槽內(nèi)。葉片I根部的燕尾結構置于輪轂2的燕尾通槽9內(nèi)，其前、后兩端面由由螺栓12固定在輪轂2上的擋板11夾緊固定。葉片I根部的燕尾結構除互成30° -90°夾角的兩側面4和5與燕尾通槽9壁接觸外，其余各面6、7、8與燕尾通槽9壁間留有間隙13，間隙最佳尺寸為3?4_ ;底面8由燕尾通槽9底面內(nèi)的彈簧10頂緊。在與兩擋板11接觸位置的葉片I根部固定有一層玻璃纖維材質的隔墊3。
[0012]上述實施例僅是優(yōu)選的和示例性的，本領域技術人員可以根據(jù)本專利的精神做等同技術改進，這些都由本專利的保護范圍所覆蓋。
【權利要求】
1.一種風洞軸流壓縮機轉子復合材料葉片根部連接結構，其特征在于:復合材料葉片的根部厚度截面設計成六邊形燕尾結構，該六邊形燕尾結構最靠近葉片主體的兩側面的夾角為30° -90°，在該兩側面和底面的表面固定一層玻璃纖維材質的隔墊；輪轂上均勻開有與葉片個數(shù)相同與葉片根部的燕尾結構相匹配的燕尾通槽，燕尾通槽的底面上開有兩個及以上的彈簧容納槽，彈簧置于彈簧容納槽內(nèi)；葉片根部的燕尾結構置于輪轂的燕尾通槽內(nèi)，其前、后兩端面由由螺栓固定在輪轂上的擋板夾緊固定；葉片根部的燕尾結構除互成30° -90°夾角的兩側面與燕尾通槽壁接觸外，其余各面與燕尾通槽壁間留有間隙，底面由燕尾通槽底面內(nèi)的彈簧頂緊；在與兩擋板接觸位置的葉片根部固定有一層玻璃纖維材質的隔墊。
2.根據(jù)權利要求1所述的風洞軸流壓縮機轉子復合材料葉片根部連接結構，其特征在于:所述的葉片根部六邊形燕尾結構最靠近葉片主體的兩側面的夾角為60°。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的風洞軸流壓縮機轉子復合材料葉片根部連接結構，其特征在于:所述的葉片根部與燕尾通槽壁留有的間隙為3?4_。
【文檔編號】F04D29/34GK104500446SQ201410762834
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月14日 優(yōu)先權日:2014年12月14日
【發(fā)明者】肖衛(wèi)華, 魯凱星, 賀青云 申請人:惠陽航空螺旋槳有限責任公司