風洞軸流壓縮機風扇的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種風洞軸流壓縮機風扇。
【背景技術(shù)】
[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(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)除氣動設(shè)計外，轉(zhuǎn)子葉片和輪轂的連接結(jié)構(gòu)也是在設(shè)計中重點考慮的對象之一，隨著復(fù)合材料轉(zhuǎn)子葉片在壓縮機上的應(yīng)用，轉(zhuǎn)子葉片和輪轂的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計重要性更加凸顯出來。
[0003]現(xiàn)有的變距轉(zhuǎn)子葉片，一般是將轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，裝配、維修拆卸方便且工藝性較好，但對于復(fù)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(zhuǎn)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(fù)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(yīng)力，這也是影響葉片使用壽命的原因之一。對于非變距轉(zhuǎn)子葉片和輪轂的連接結(jié)構(gòu)形式較多，有的連接結(jié)構(gòu)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(fù)合材料的葉片而言，在復(fù)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(shè)計了凸邊，這不但給葉片結(jié)構(gòu)的整體設(shè)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(jié)構(gòu)是輪轂開有內(nèi)大口小的橢圓連接槽，復(fù)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(shè)計了凸邊；該結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(fù)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(yīng)力，導(dǎo)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(jié)構(gòu)的整體設(shè)計帶來麻煩，且使葉片成型工藝也相當?shù)姆爆?。還有一種連接結(jié)構(gòu)不在復(fù)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，下端由螺栓固定在輪轂上，其連接可靠性很高，但安裝、維修拆卸不方便，葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計笨重，葉片成型非常困難。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種風洞軸流壓縮機風扇，該風扇的轉(zhuǎn)子葉片和輪轂的連接結(jié)構(gòu)連接可靠性高，結(jié)構(gòu)更加合理，使用壽命更長，安裝、檢測維修拆卸方便，葉片設(shè)計和成型工藝更加簡單易行。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是:一種風洞軸流壓縮機風扇，其包括輪轂和16?30片復(fù)合材料葉片，葉片的根部厚度截面設(shè)計成六邊形燕尾結(jié)構(gòu)，該六邊形燕尾結(jié)構(gòu)最靠近葉片主體的兩側(cè)面的夾角為30° -90°，在該兩側(cè)面和底面的表面固定一層玻璃纖維材質(zhì)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)除互成30° -90°夾角的兩側(cè)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(zhì)的隔墊。
[0006]上述所述的葉片根部六邊形燕尾結(jié)構(gòu)最靠近葉片主體的兩側(cè)面的夾角為60°。該角度的兩側(cè)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(jié)構(gòu)強度，又滿足葉片碳纖維主方向承力角度，該角度等于150°。
[0007]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(fù)合材料的葉片的熱漲留有了空間，又保證了連接強度。
[0008]本實用新型的葉片工作時通過葉片根部燕尾結(jié)構(gòu)的夾角成30° -90°的兩側(cè)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(jié)構(gòu)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(cè)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(fù)合材料的葉片熱漲系數(shù)不一致產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，在葉片根部的燕尾結(jié)構(gòu)與輪轂燕尾通槽間預(yù)留了間隙，3?4mm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(jié)構(gòu)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(shè)計了兩個及以上的彈簧容納槽放置支撐葉片根部燕尾結(jié)構(gòu)的壓縮彈簧，進一步延長了葉片使用壽命。為避免復(fù)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(jié)構(gòu)處設(shè)計玻璃纖維材質(zhì)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(shè)計擋板，使用螺栓徑向擰緊，提高了連接可靠性。本實用新型去除了葉片上的擋邊設(shè)計，大大簡化了葉片的設(shè)計步驟和工藝步驟，制作更加容易。
[0009]總之，本實用新型轉(zhuǎn)子葉片和輪轂的連接結(jié)構(gòu)連接可靠性高，結(jié)構(gòu)更加合理，使用壽命長，安裝、檢測維修拆卸方便，葉片設(shè)計和成型工藝更加簡單易行。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為圖1的II部放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本實用新型的主視圖；
[0013]圖4為圖3的單個葉片的A向示意圖；
[0014]圖5為圖4的BB剖視圖；
[0015]圖6為圖4的CC剖視圖；
[0016]圖7為圖6的I部放大圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的描述。
[0018]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7所示，本實施例包括輪轂2和16?30片復(fù)合材料葉片I。葉片I的根部厚度截面設(shè)計成六邊形燕尾結(jié)構(gòu)，該六邊形燕尾結(jié)構(gòu)最靠近葉片I主體的兩側(cè)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(cè)面4和5和底面8的表面固定一層玻璃纖維材質(zhì)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)除互成30° -90°夾角的兩側(cè)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(zhì)的隔墊3。
[0019]上述實施例僅是優(yōu)選的和示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本專利的精神做等同技術(shù)改進，這些都由本專利的保護范圍所覆蓋。
【主權(quán)項】
1.一種風洞軸流壓縮機風扇，其包括輪轂和16?30片復(fù)合材料葉片，其特征在于:葉片的根部厚度截面設(shè)計成六邊形燕尾結(jié)構(gòu)，該六邊形燕尾結(jié)構(gòu)最靠近葉片主體的兩側(cè)面的夾角為30° -90°，在該兩側(cè)面和底面的表面固定一層玻璃纖維材質(zhì)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)置于輪轂的燕尾通槽內(nèi)，其前、后兩端面由螺栓固定在輪轂上的擋板夾緊固定；葉片根部的燕尾結(jié)構(gòu)除互成30° -90°夾角的兩側(cè)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(zhì)的隔墊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風洞軸流壓縮機風扇，其特征在于:所述的葉片根部六邊形燕尾結(jié)構(gòu)最靠近葉片主體的兩側(cè)面的夾角為60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風洞軸流壓縮機風扇，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_。
【專利摘要】本實用新型公開了一種風洞軸流壓縮機風扇，其包括輪轂和16～30片復(fù)合材料葉片；葉片根部的燕尾結(jié)構(gòu)最靠近葉片主體的兩側(cè)面的夾角為30°-90°，在該兩側(cè)面和底面的表面固定隔墊；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(jié)構(gòu)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；葉片根部除互成30°-90°夾角的兩側(cè)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隔墊。本實用新型的轉(zhuǎn)子葉片和輪轂的連接結(jié)構(gòu)連接可靠性高，結(jié)構(gòu)更加合理，使用壽命更長，安裝、檢測維修拆卸方便，葉片設(shè)計和成型工藝更加簡單易行。
【IPC分類】F04D29-34
【公開號】CN204458513
【申請?zhí)枴緾N201420783399
【發(fā)明人】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
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年12月14日