一種葉片阻尼臺曲線生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于流體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種航空發(fā)動機(jī)的葉片阻尼臺曲線 生成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 葉片是透平機(jī)械的重要零部件，葉片振動造成葉片失效是葉片的主要事故形式之 一，航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子葉片受氣流激振，葉尖的振幅和振動應(yīng)力會比較大，過大的振動應(yīng)力會 影響轉(zhuǎn)子葉片的使用壽命，嚴(yán)重的情況會出現(xiàn)掉角情況。同時葉身承受氣體壓力和離心彎 矩，過大的擺幅對葉片的生根部位產(chǎn)生危害，容易導(dǎo)致葉片從根部斷裂，對整個發(fā)動機(jī)的安 全會造成嚴(yán)重的影響。
[0003] 由于阻尼葉片良好的減振性，制造廠家都傾向于使用帶阻尼結(jié)構(gòu)的葉片，轉(zhuǎn)子部 件在流體中承擔(dān)著做功角色，隨著流體技術(shù)的進(jìn)步，轉(zhuǎn)子部件所承受的負(fù)荷越來越重。轉(zhuǎn) 子部件所受的負(fù)荷主要來自兩個方面：流體的壓力載荷和轉(zhuǎn)子離心載荷。載荷的增加勢必 增加轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計難度，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計中最為棘手的難題是如何降低轉(zhuǎn)子的葉尖和葉身振 動。葉片阻尼臺是一種非常有效的減振結(jié)構(gòu)方案。現(xiàn)有技術(shù)中，航空發(fā)動機(jī)行業(yè)還沒有一 個比較好的方法有效解決阻尼臺造型問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種葉片阻尼臺曲線生成方法，針對阻尼臺特 性，設(shè)計了相應(yīng)的阻尼臺曲線輪廓，對后期阻尼臺的加工生產(chǎn)起到了指向性的作用。本發(fā)明 葉片阻尼臺曲線生成方法主要包括以下步驟：
[0005] S1、選取葉片阻尼臺與葉片主體平行的多個截面，以每一個截面為基準(zhǔn)面，建立相 應(yīng)的平面二次方程組，所述平面二次方程組包括上下兩條曲線段；
[0006] S2、對每一基準(zhǔn)面的兩條曲線段，根據(jù)曲線參數(shù)，構(gòu)建封閉所述兩條曲線段的圓， 所述圓與所述兩條曲線段中的任意一條在兩者的交點處的切線重合；
[0007] S3、將上述多個封閉的曲線對應(yīng)的二維坐標(biāo)點轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)點，生成葉片阻尼 臺的三維曲線。
[0008] 優(yōu)選的是，所述選取葉片阻尼臺的截面?zhèn)€數(shù)為3~7個。
[0009] 在上述方案中優(yōu)選的是，在所述步驟Sl中，包括建立二維坐標(biāo)，所述二維坐標(biāo)以 阻尼臺截面兩端連線為X軸，以與X軸垂直的且連接葉片阻尼臺截面最高點與最低點的連 線為y軸，從而，將任一截面的輪廓線分成兩段，其中，所述上曲線段位于X軸的上側(cè)、所述 下曲線段位于X軸的下側(cè)。
[0010] 在上述方案中優(yōu)選的是，在計算平面二次方程組之前，包括對任一二次方程確認(rèn) 至少三個坐標(biāo)點。
[0011] 在上述方案中優(yōu)選的是，所述三個坐標(biāo)點分別包括任一曲線段的兩個端點坐標(biāo)以 及與該曲線段與y軸的交點坐標(biāo)，其中，所述兩個端點坐標(biāo)分別為葉片阻尼臺的對應(yīng)截面 的短邊邊值xl、長邊邊值x2及對應(yīng)的y值，其中，所述短邊邊值xl為葉片阻尼臺的該對應(yīng) 截面取點長度與葉片阻尼臺的截面曲線不對稱量的差值的一半，所述長邊邊值x2為所述 葉片阻尼臺截面取點長度與葉片阻尼臺的截面曲線不對稱量的和值的一半，其中，所述葉 片阻尼臺截面取點長度是指所述葉片阻尼臺該截面設(shè)計長度，所述葉片阻尼臺的截面曲線 不對稱量是指所述葉片阻尼臺中心兩側(cè)曲線X軸方向上的長度之差。
[0012] 在上述方案中優(yōu)選的是，所述葉片阻尼臺截面取點長度計算方法如下：
[0013] LI = L/C0S(a )-(yll+yl2)/2-(y21-y22)/2,
[0014] 其中，L是指所述葉片阻尼臺的寬度，a是指葉片阻尼臺截面與發(fā)動機(jī)軸線之間 的夾角，yll指上半部截面曲線X坐標(biāo)值為xl時對應(yīng)的y值，yl2指下半部截面曲線X坐標(biāo) 值為xl時對應(yīng)的y值，y21指上半部截面曲線X坐標(biāo)值為x2時對應(yīng)的y值，y22指下半部 截面曲線X坐標(biāo)值為χ2時對應(yīng)的y值。
[0015] 在上述方案中優(yōu)選的是，在所述步驟S2中，根據(jù)曲線參數(shù)，構(gòu)建封閉所述兩條曲 線段的圓的前一步包括，根據(jù)曲線參數(shù)，計算圓心坐標(biāo)與圓半徑。
[0016] 在上述方案中優(yōu)選的是，所述計算圓心坐標(biāo)公式如下：
[0017] 圓半徑 r = (y31_y32) / (tan (45+al/2)+tan (45_a2/2))
[0018] y31 = yll+tan (al)* (x3_xl)，y32 = yl2+tan (a2)* (x3_xl);
[0019] x3 = xl+(yll-yl2)/2 ；
[0020] 切圓坐標(biāo)（x4, y4)，
[0021] x4 = xl+r, y4 = y31+r*tan (al),
[0022] 其中，上述公式中，al表示上曲線段端點的切線與X軸的夾角，取值為負(fù)，a2表示 下曲線段端點的切線與X軸的夾角，取值為正，x3為曲線切圓最遠(yuǎn)點X值，點（x3, y31)在 上曲線端點的切線上，（x3，y32)在下曲線端點的切線上。
[0023] 在上述方案中優(yōu)選的是，根據(jù)所構(gòu)建的圓將兩條曲線段進(jìn)行封閉，生成一條環(huán)形 曲線。
[0024] 在上述方案中優(yōu)選的是，在步驟S3中，將多個封閉的曲線（葉身單側(cè)的曲線）對 應(yīng)的二維坐標(biāo)點轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)點的前一步包括，給定空間坐標(biāo)系與所述步驟Sl中平面 二次方程組所作的坐標(biāo)系之間的關(guān)系以及給定二維曲線的XY平面與三維坐標(biāo)XZ平面的夾 角，即α值，同時，使得二維曲線的X軸與三維坐標(biāo)的X軸同向，二維曲線的Y軸與三維坐 標(biāo)系的Z軸同向，多個封閉的二維曲線的坐標(biāo)原點均勻分布一個長度為L2的圓弧上，圓弧 位于垂直于三維坐標(biāo)系的X軸的平面內(nèi)，且圓心位于三維坐標(biāo)的X軸上，其中，L2 = 2 π *R/ n/2,其中R為圓弧半徑，η為葉片數(shù)量。
[0025] 本發(fā)明提供的葉片阻尼臺曲線生成方法通過對葉片阻尼臺端點處進(jìn)行切圓設(shè)計， 并基于UG進(jìn)行造型，可以有效的解決航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子阻尼臺問題，通過本方法很好的解決 了葉片阻尼臺設(shè)計中曲線生成的問題，設(shè)計方法靈活簡便，后期迭代優(yōu)化快速。
【附圖說明】
[0026] 圖1為按照本發(fā)明葉片阻尼臺曲線生成方法的一優(yōu)選實施例的流程圖。
[0027] 圖2為圖1所示實施例的葉片及其阻尼臺截面示意圖。
[0028] 圖3為圖1所示實施例的葉片阻尼臺截面二維坐標(biāo)示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 為使本發(fā)明實施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中 的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類 似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明 一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用 于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下 面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語"中心"、"縱向"、"橫向"、"前"、"后"、"左"、 "右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底" "內(nèi)"、"外"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方 位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元 件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的 限制。
[0031] 本發(fā)明提供了一種葉片阻尼臺曲線生成方法，特別是在航空發(fā)動機(jī)設(shè)計領(lǐng)域，針 對轉(zhuǎn)子葉片，有效的解決了其減振問題。
[0032] 本發(fā)明葉片阻尼臺曲線生成方法主要包括以下步驟：
[0033] S1、選取葉片阻尼臺與葉片主體平行的多個截面，以每一個截面為基準(zhǔn)面，建立相 應(yīng)的平面二次方程組，所述平面二次方程組包括上下兩條曲線段；
[0034] S2、對每一基準(zhǔn)面的兩條曲線段，根據(jù)曲線參數(shù)，構(gòu)建封閉所述兩條曲線段的圓， 所述圓與所述兩條曲線段中的任意