风洞轴流压缩机转子复合材料叶片根部连接结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种风洞轴流压缩机转子复合材料叶片根部连接结构。
【背景技术】
[0002]风洞轴流压缩机一般为2?4级风扇，每级风扇有16?30片叶片，是风洞动力的核心，设计的关键技术除气动设计外，转子叶片和轮毂的连接结构也是在设计中重点考虑的对象之一，随着复合材料转子叶片在压缩机上的应用，转子叶片和轮毂的连接结构设计重要性更加凸显出来。
[0003]现有的变距转子叶片，一般是将转子叶片由销轴固定在变距轴上，变距轴再连接到轮毂上，这种连接结构设计简单，装配、维修拆卸方便且工艺性较好，但对于复合材料的叶片而言，在叶片上开孔，孔口在机械加工过程中会产生微观缺陷，在叶片工作受力过程中微观缺陷会逐渐扩展，从而降低叶片的使用寿命；且在风洞转子运行过程中，由于空气和洞壁摩擦等原因，压缩机系统的温度会逐渐升高，由于金属销钉和叶片的复合材料的热涨系数不同，二者又为紧配合，所以叶片在孔的位置会产生较大的内应力，这也是影响叶片使用寿命的原因之一。对于非变距转子叶片和轮毂的连接结构形式较多，有的连接结构是将叶片根部直接插入轮毂的连接直槽内，由螺栓固定连接，其连接相对可靠，装配、维修拆卸方便，对于复合材料的叶片而言，在复合材料叶片上打孔和叶片与螺栓的紧配合，同样存在上述缺点；且为和风洞气流整流，在叶片根部设计了凸边，这不但给叶片结构的整体设计带来麻烦，且使叶片成型工艺也相当的繁琐。另一种连接结构是轮毂开有内大口小的椭圆连接槽，复合材料的叶片下端与该连接槽完全配合连接，且为和风洞气流整流，在叶片根部设计了凸边；该结构的连接可靠性好，但由于叶片根部和轮毂安装槽为紧配合，安装、维修拆卸不方便，且在风洞转子运行过程中，由于空气和洞壁摩擦等原因，压缩机系统的温度会逐渐升高，紧配合的复合材料叶片和金属轮毂之间由于热涨系数不同而产生内应力，导致使用寿命的降低；且叶片根部凸边的增加，这不但给叶片结构的整体设计带来麻烦，且使叶片成型工艺也相当的繁琐。还有一种连接结构也不在复合材料叶片上打孔，而是直接在叶片根部前、后两端各成型出一个螺栓卡接孔，该处跨接在轮毂上，下端尤罗双固定在轮毂上，其连接可靠性很高，但安装、维修拆卸不方便，叶片的结构设计笨重，叶片成型非常困难。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种风洞轴流压缩机转子复合材料叶片根部连接结构，该连接结构连接可靠性高，结构更加合理，使用寿命更长，安装、检测维修拆卸方便，叶片设计和成型工艺都变得简单易行。
[0005]为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是:一种风洞轴流压缩机转子复合材料叶片根部连接结构，复合材料叶片的根部厚度截面设计成六边形燕尾结构，该六边形燕尾结构最靠近叶片主体的两侧面的夹角为30° -90°，在该两侧面和底面的表面固定一层玻璃纤维材质的隔垫；轮毂上均匀开有与叶片个数相同与叶片根部的燕尾结构相匹配的燕尾通槽，燕尾通槽的底面上开有两个及以上的弹簧容纳槽，弹簧置于弹簧容纳槽内；叶片根部的燕尾结构置于轮毂的燕尾通槽内，其前、后两端面由由螺栓固定在轮毂上的挡板夹紧固定；叶片根部的燕尾结构除互成30° -90°夹角的两侧面与燕尾通槽壁接触外，其余各面与燕尾通槽壁间留有间隙，底面由燕尾通槽底面内的弹簧顶紧；在与两挡板接触位置的叶片根部固定有一层玻璃纤维材质的隔垫。
[0006]上述所述的叶片根部六边形燕尾结构最靠近叶片主体的两侧面的夹角为60°。该角度的两侧面承受叶片的离心力和气动弯矩效果最佳，既保证了叶片根部的离心力受力结构强度，又满足叶片碳纤维主方向承力角度等于150°。
[0007]上述所述的叶片根部与燕尾通槽壁留有的间隙为3?4mm。既为复合材料的叶片的热涨留有了空间，又保证了连接强度。
[0008]叶片工作时通过叶片根部燕尾结构的夹角成30° -90°的两侧面承受叶片的离心力和气动弯矩，这样既保证了叶片根部的离心力受力结构强度，又满足碳纤维主方向承力角度；主方向承力角度越大，主方向能承受的力就越大，但叶片根部与轮毂的固定可靠性越差；主方向承力角度越小，主方向能承受的力就越小，但叶片根部与轮毂的固定可靠性越高；所以，150°为该角度的最佳角度，叶片根部的两侧面夹角60°为最佳效果，延长了叶片使用寿命。为避免风洞在工作运行温升过程中，由于金属材料的轮毂和复合材料的叶片热涨系数不一致产生的内应力，在叶片根部的燕尾结构与轮毂燕尾通槽间预留了间隙，3?4_为最佳间隙空间，同样延长叶片使用寿命。同时为避免由于热退间隙的存在，压缩机启停时，由叶片根部燕尾结构和轮毂上燕尾通槽接触产生的动摩擦，在轮毂燕尾通槽底面设计了两个及以上的弹簧容纳槽放置支撑叶片根部燕尾结构的压缩弹簧，进一步延长了叶片使用寿命。为避免复合材料的叶片和金属轮毂之间直接接触，在叶片根部燕尾结构处设计玻璃纤维材质的隔垫，提高叶片的耐磨性能，延长其使用寿命。为保证工作中叶片相对轮毂的轴向位置不移动，在轮毂的两端面设计挡板，使用螺栓径向拧紧，提高了连接可靠性。本实用新型去除了叶片上的挡边设计，大大简化了叶片的设计步骤和工艺步骤，制作更加容易O
[0009]总之，本实用新型连接可靠性高，结构更加合理，使用寿命长，安装、检测维修拆卸方便，叶片设计和成型工艺都变得更加简单易行。
【附图说明】
[0010]图1为安装本实用新型的压缩机的单级风扇的主视图；
[0011]图2为图1的单个叶片的A向示意图；
[0012]图3为图2的BB剖视图；
[0013]图4为图2的CC剖视图；
[0014]图5为图4的I部放大图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的描述。
[0016]如图1、图2、图3、图4和图5所示的实施例，复合材料叶片I的根部厚度截面设计成六边形燕尾结构，该六边形燕尾结构最靠近叶片I主体的两侧面4和5的夹角为30° -90°之间的任意夹角，最佳为60°，在该两侧面4和5和底面8的表面固定一层玻璃纤维材质的隔垫3。轮毂2上均匀开有与叶片I个数相同与叶片I根部的燕尾结构相匹配的燕尾通槽9，燕尾通槽9的底面上开有两个及以上的弹簧容纳槽，弹簧10置于弹簧容纳槽内。叶片I根部的燕尾结构置于轮毂2的燕尾通槽9内，其前、后两端面由由螺栓12固定在轮毂2上的挡板11夹紧固定。叶片I根部的燕尾结构除互成30° -90°夹角的两侧面4和5与燕尾通槽9壁接触外，其余各面6、7、8与燕尾通槽9壁间留有间隙13，间隙最佳尺寸为3?4_ ;底面8由燕尾通槽9底面内的弹簧10顶紧。在与两挡板11接触位置的叶片I根部固定有一层玻璃纤维材质的隔垫3。
[0017]上述实施例仅是优选的和示例性的，本领域技术人员可以根据本专利的精神做等同技术改进，这些都由本专利的保护范围所覆盖。
【主权项】
1.一种风洞轴流压缩机转子复合材料叶片根部连接结构，其特征在于:复合材料叶片的根部厚度截面设计成六边形燕尾结构，该六边形燕尾结构最靠近叶片主体的两侧面的夹角为30° -90°，在该两侧面和底面的表面固定一层玻璃纤维材质的隔垫；轮毂上均匀开有与叶片个数相同与叶片根部的燕尾结构相匹配的燕尾通槽，燕尾通槽的底面上开有两个及以上的弹簧容纳槽，弹簧置于弹簧容纳槽内；叶片根部的燕尾结构置于轮毂的燕尾通槽内，其前、后两端面由螺栓固定在轮毂上的挡板夹紧固定；叶片根部的燕尾结构除互成30° -90°夹角的两侧面与燕尾通槽壁接触外，其余各面与燕尾通槽壁间留有间隙，底面由燕尾通槽底面内的弹簧顶紧；在与两挡板接触位置的叶片根部固定有一层玻璃纤维材质的隔垫。
2.根据权利要求1所述的风洞轴流压缩机转子复合材料叶片根部连接结构，其特征在于:所述的叶片根部六边形燕尾结构最靠近叶片主体的两侧面的夹角为60°。
3.根据权利要求1或2所述的风洞轴流压缩机转子复合材料叶片根部连接结构，其特征在于:所述的叶片根部与燕尾通槽壁留有的间隙为3?4_。
【专利摘要】本实用新型公开了一种风洞轴流压缩机转子复合材料叶片根部连接结构，叶片根部的燕尾结构最靠近叶片主体的两侧面的夹角为30°-90°，在该两侧面和底面的表面固定一层隔垫；轮毂上开有底面上开有两个及以上的内有弹簧的弹簧容纳槽的燕尾通槽；叶片根部的燕尾结构置于轮毂的燕尾通槽内，其前、后两端面由固定在轮毂上的挡板夹紧固定；叶片根部的燕尾结构除互成30°-90°夹角的两侧面与燕尾通槽壁接触外，其余各面与燕尾通槽壁间留有间隙；在与两挡板接触位置的叶片根部固定有一层玻璃纤维材质的隔垫。本实用新型连接可靠性高，结构更加合理，使用寿命更长，安装、检测维修拆卸方便，叶片设计和成型工艺都变得简单易行。
【IPC分类】F04D29-34
【公开号】CN204458512
【申请号】CN201420783397
【发明人】肖卫华, 鲁凯星, 贺青云
【申请人】惠阳航空螺旋桨有限责任公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2014年12月14日