改变叶片自身固有频率的方法
【专利摘要】本发明提供一种改变叶片自身固有频率的方法，是用叶片测频仪测出选定目标叶片的固有频率值,将上述目标叶片作为修频叶片分为两类，一类标记为H，一类标记为HH；测出并记录目标叶片至少3个截面的弦宽、型面厚度和截面弦长尺寸；再用叶片定位及型面厚度测量仪测量并记录上述截面上任意三点的厚度尺寸；机械加工目标叶片去材改变叶片固有频率，再对上述测量点位置再次测量目标叶片弦宽、型面厚度，测出目标叶片目前所得实际修频的固有频率，并与目标叶片需要频率值进行比较，比较结果在设定的频率值范围内满足需要，反之，重复上述过程，直至得到符合工艺装配要求的修频叶片。本发明解决了叶片成型后无法改变自身固有频率的难题。
【专利说明】改变叶片自身固有频率的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种主要改变发动机压气机转子叶片自身固有频率的方法。
【背景技术】
[0002] 压气机由静子（stator)叶片与转子（rotor)叶片组成，静子叶片固定在发动机机 匣上，转子叶片安装在鼓盘上，通过转轴与涡轮相连。现役涡扇、涡喷发动机一般为8?12 级压气机，级数越多越往后压力越大。发动机压气机叶片因振动而导致的疲劳裂纹故障是 航空发动机主要常见故障之一，特别是大推力涡轮风扇发动机振动大导致叶片裂纹故障尤 为关出。
[0003] 涡扇发动机叶片裂纹和涡喷发动机叶片裂纹在空中出现断裂，会造成空中停车， 严重威胁正常飞行任务。通过涡扇发动机在试车过程中多次出现高压转子一级叶片断裂， 分析发现，高压转子一级叶片38片，频率比较接近，工作时易出现叶片共振，并导致叶片断 裂。
[0004] 由于刚性物体在形状、尺寸不发生改变，其自身固有频率不发生改变。也就是说， 对刚性物体，具体到发动机转子叶片，只要改变其形状或型面尺寸即可改变其固有频率。而 改变形状是发动机叶片不允许的，在弦宽尺寸、型面厚度尺寸允许范围内改变其型面尺寸 是允许的。通常涡扇发动机高压转子一级叶片装配要求：①整级叶片的单片频率不超过 687Hz;②整级叶片中频率最大叶片与频率最小叶片频差为（30?35)Hz。因此为避免叶片 工作时出现共振，需改变发动机叶片频率，特别是在相邻叶片频率接近时，可以过机械加工 方法改变叶片固有频率，使相邻叶片满足频率差值要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的任务是针对现有技术转子叶片振动故障突出的问题，提供一种可以通过 已有成熟加工技术、手段，对成型叶片进行二次加工，改变叶片自身固有频率的方法，在控 制型面尺寸和质量的前提下，达到改变叶片固有频率的目的，以解决叶片成型后无法改变 其自身固有频率的难题。
[0006] 本发明可通过以下措施来达到，一种改变叶片自身固有频率的方法，其特征在于 包括如下步骤：用叶片测频仪测出选定目标叶片的固有频率值，对目标叶片截面高度进行 标注，将上述目标叶片作为修频叶片分为两类，一类标记为"H"，一类标记为类在 叶身根部，且至少划分为两个截面区域，"HH"类在叶身，至少划分为4-10个截面区域，测出 并记录目标叶片至少3个截面的弦宽、型面厚度和截面弦长尺寸；再用叶片定位及型面厚 度测量仪测量并记录上述截面上任意三点的厚度尺寸；机械加工目标叶片改变叶片固有频 率，对目标叶片型面进行有控制的去材，去材修频后用叶片定位及型面厚度测量仪，对上述 测量点位置再次测量目标叶片弦宽、型面厚度尺寸，并用叶片测频仪测出目标叶片目前所 得实际修频的固有频率，将上述实际固有频与目标叶片需要得到的频率值进行比较，比较 结果在设定的频率值范围内满足需要，反之，重复上述过程，直至得到符合工艺装配要求的 修频叶片。
[0007] 本发明相比于现有技术具有如下有益效果： 本发明根据"刚性物体在形状、尺寸不发生改变，其自身固有频率不发生改变"原理，对 发动机转子叶片型面二次加工，找出叶片型面尺寸变化与叶片自身固有频率改变之间存在 关系，并通过专用测具确保叶片型面二次加工尺寸符合设计文件要求。除解决高压转子一 级叶片成套瓶颈外，还可节约备件储存成本，综合平均每台可节约近20万。同时，为以后其 它机型叶片修频打下坚实基础。
[0008] 本发明通过对发动机高压转子80件一级叶片型面进行二次加工（即再加工），每 次加工去材按0. 01mm控制，并测量频率变化，得出如下数据。
[0009] 表1 :ix、X截面二次加工频率改变情况
【权利要求】
1. 一种改变叶片自身固有频率的方法，其特征在于包括如下步骤：用叶片测频仪测出 选定目标叶片的固有频率值，对目标叶片截面高度进行标注，将上述目标叶片作为修频叶 片分为两类，一类标记为"H"，一类标记为"皿";"H"类在叶身根部，且至少划分为两个截面 区域，"皿"类在叶身，至少划分为4-10个截面区域，测出并记录目标叶片至少3个截面的 弦宽、型面厚度和截面弦长尺寸；再用叶片定位及型面厚度测量仪测量并记录上述截面上 任意H点的厚度尺寸；机械加工目标叶片改变叶片固有频率，对目标叶片型面进行有控制 的去材，去材修频后用叶片定位及型面厚度测量仪，对上述测量点位置再次测量目标叶片 弦宽、型面厚度尺寸，并用叶片测频仪测出目标叶片目前所得实际修频的固有频率，将上述 实际固有频与目标叶片需要得到的频率值进行比较，比较结果在设定的频率值范围内满足 需要，反之，重复上述过程，直至得到符合工艺装配要求的修频叶片。
2. 如权利要求1所述的改变叶片自身固有频率的方法，其特征在于：按发动机高压转 子叶片装配要求，选取一级叶片中频率最大叶片与频率最小叶片，频差为30化?35化各3 片，最大和最小叶片两两成对形成H个隔离带区域，所述隔离带为将一圈叶片分成多个区 域，将频率相近的叶片隔离开，区域边界的叶片被称为隔离带。
3. 如权利要求2所述的改变叶片自身固有频率的方法，其特征在于：隔离带上两个叶 片的频差不低于16化；H个区域内不含隔离带的叶片数为9?13个叶片，隔离带叶片与相 邻叶片频率差不小于20化；H个区域内相邻2片叶片频差为不小于（15?20) Hz ;允许有一 组叶片频差大于25化，不允许连续H组叶片频差相同。
4. 如权利要求1所述的改变叶片自身固有频率的方法，其特征在于：根据叶片状态确 定修频叶片编制工艺流程；挑选符合要求的叶片一除釋头RTV-596胶一用CPY-SMS-3叶片 测频仪测频一在目标叶片叶身表面划截面，确定二次加工位置一使用SY007-045叶片定位 及型面厚度测量仪测量厚度一通过48(70-4020)抛光机进行型面去材进行修频一测量厚 度一测频一英光W确保二次加工没有对目标叶片造成损伤一喷丸一振动光饰一……。
5. 如权利要求1所述的改变叶片自身固有频率的方法，其特征在于；"H"类是在叶身根 部IX、X截面进行修频，"皿"类是在叶身WKIX、X截面进行修频，且抛修去除材料深度不超 过 0. 05mm。
6. 如权利要求5所述的改变叶片自身固有频率的方法，其特征在于；IX、X截面二次加 工频率改变为：
WI、IX、X截面二次加工频率改变为：
7. 如权利要求1所述的改变叶片自身固有频率的方法，其特征在于：在叶片定位及型 面厚度测量仪测量目标叶片中，用底座支架（1)通过底座对目标叶片测量位置进行标注定
位，W保证多次测量位置为同一位置。
8.如权利要求7所述的改变叶片自身固有频率的方法，其特征在于：底座支架（1)为 千分表提供定位，叶片底座（2)固定目标叶片，并保证叶片测量精度；厚度感应装置及千分 表（3)通过杠杆原理测量不规则型面尺寸，并通过千分表输出测量数据；垫块组（4)调整支 架高度，保证测量叶片不同高度截面的各点厚度。
【文档编号】F04D29/26GK104265681SQ201410377882
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】向巧, 滕健, 何勇, 白先玉 申请人:中国人民解放军第五七一九工厂