[实用新型]一种采用轮盘与封严篦齿环分开式结构的高压涡轮盘

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种航空发动机的高压涡轮盘，特别涉及一种采用轮盘与封严篦齿环分开式结构的高压涡轮盘。

背景技术

现有的航空发动机的高压涡轮盘，如图2所示，其轮盘和封严篦齿是一个整体结构。这种结构的高压涡轮盘经常发生封严篦齿裂纹故障，因封严篦齿环裂纹而导致整个高压涡轮盘报废。而且该故障率较高，危害性大，是发动机修理一直未能解决的问题。根据高压涡轮盘封严篦齿裂纹故障情况，曾考虑过多种排故方案，如打磨或车削裂纹或在裂纹尖端打止裂孔等阻止裂纹扩展，但结果均不能有效地解决轮盘篦齿裂纹问题。为此开展了对高压涡轮盘篦齿裂纹故障研究工作，目的是通过对高涡盘故障机理研究，找出故障原因。通过全面系统地试验、分析研究，减少发动机修理费用，使高压涡轮盘故障得以排除。

实用新型内容

本实用新型通过对高压涡轮盘篦齿裂纹故障充分分析研究，及试验论证，提出了在修理时将原整体的高压涡轮盘改制成轮盘和封严篦齿环分开式的结构形式，用更换封严篦齿环来解决因封严篦齿环裂纹而导致整个轮盘报废的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种采用轮盘与封严篦齿环分开式结构的高压涡轮盘，包括轮盘、封严篦齿环和联接销钉，所述轮盘内设置止口，所述轮盘和封严篦齿环通过所述止口定位，所述轮盘和封严篦齿环通过联接销钉固定连接在一起。

所述的采用轮盘与封严篦齿环分开式结构的高压涡轮盘，其优选方案为，所述轮盘与所述封严篦齿环配合面为过盈配合。

所述的采用轮盘与封严篦齿环分开式结构的高压涡轮盘，其优选方案为，所述轮盘设置多个榫槽，所述榫槽底部钻有径向销钉孔，所述联接销钉安装在所述径向销钉孔内。

所述的采用轮盘与封严篦齿环分开式结构的高压涡轮盘，其优选方案为，所述封严篦齿环上的篦齿包括第一齿、第二齿和第三齿，所述篦齿为不等高齿结构，所述第一齿位于距离轮盘的最远端，所述第一齿的齿高值为最小，所述第三齿位于距离轮盘的最近端，所述第三齿的齿高值为最大，所述第二齿位于第一齿和第三齿之间，所述第二齿的齿高值为中间值。

本实用新型为保证分开式结构高压涡轮盘改进设计的可靠性，对涡轮盘、封严篦齿环及联接销钉等进行了相关试验验证，试验分析了分开式结构高压涡轮盘在离心力场作用下轮盘、封严篦齿环及联接销等有关部位的应力分析、应力水平及不同数量联接销钉应力集中情况变化，为分开式结构高压涡轮盘设计和改进提供了必要技术依据。试验结果表明：高压涡轮盘存在着局部高应力区，高应力点的应力虽已超过了轮盘材料的屈服极限，但仍在塑性轮盘允许范围内；由于采用盘与封严篦齿环分开结构，为安装封严篦齿环，在每一个榫槽底部钻有径向销钉孔，由此引起应力集中，使轮盘榫槽底部孔边形成高应力区。但此处应力仍低于轮盘与轴联接孔边、冷气孔边的应力。

为了进一步验证涡轮盘在超温超转情况下的承载能力，对分开式结构的高压涡轮盘进行了超温超转试验，以验证其强度储备裕度。从试验结果看，轮盘中心孔应力最大，且中心孔前端变形量最大，在最大工作转速下已进入塑性状态。从测量结果看，采用分开式结构，封严篦齿环经超温超转试验后变形量不大。试验后检查篦齿环未发现任何有影响使用的问题，篦齿环与轮盘联接处的联接销钉也未发现任何问题，这说明分开式结构的高压涡轮盘通过了超温超转试验和破坏转速试验的考核，有足够的强度储备。

本实用新型的有益效果：

1、根据高压涡轮盘的具体结构，设计了径向直销钉联接轮盘与封严篦齿环的结构方案，这种联接方案销钉受力状态好，加工方便，比较容易实现。

2、由于封严篦齿环工作时呈嗽叭状变形，即远离轮盘的第一齿变形最大，这样则加重了第一齿与航空发动机二导下缘板的磨损，因此封严篦齿的设计中采用了不等高齿结构，以减轻其磨损，防止其裂纹的产生。

3、高压涡轮盘采用封严篦齿环与轮盘分开式的设计结构，从根本上解决了因篦齿裂纹而报废轮盘的问题，并且提高了轮盘的使用寿命和工作可靠性。更换篦齿环修理工艺简单易行，工装变动不大，工艺继承性好。大大地降低了发动机的修理费用，因此采用更换篦齿环的修理方法具有重大的社会效益和经济效益

4、该结构中涡轮盘与封严篦齿环之间用过盈止口定位，靠径向销钉联接，更换篦齿环的工艺方法简单，工艺继承性好，全部更换工艺均在转子上进行，便于在修理厂推广使用。

附图说明

图1为采用轮盘与封严篦齿环分开式结构的高压涡轮盘剖视图；

图2为整体式高压涡轮盘剖视图。

具体实施方式