[发明专利]盘片轴一体化超高转速涡轮转子三等分开槽预制方法

权利要求书

1.盘片轴一体化超高转速涡轮转子三等分开槽预制方法，其特征在于：通 过预制凹槽可准确获得所需的破裂转速，该方法采用平均应力法进行理论计算 得出初始开槽结构，再结合非线性有限元分析方法对盘片轴一体化的超高转速 涡轮转子三等分破裂转速进行数值仿真分析，确定开槽进程、开槽宽度d、开槽 半径r、开槽深度a的影响因子，进一步优化开槽结构，而后进行破裂试验时采 用逐步开槽法，且继续开槽后的剩余截面积为(破裂转速下限/破裂转速上限) ²×开槽前剩余截面积，直至获取所需的破裂转速，该方法具体步骤如下：

步骤1：根据空气涡轮起动机涡轮转子的结构特性，提出简化的平均应力计 算方法：3σbA+2σbR2h sinθ2=Fr,]]>

式中：A——径向截面的承载面积；

R——破裂轮盘的内径；

h——破裂内径处轴向厚度；

θ——周向承载截面的弧度；

F_r——破裂轮盘的离心力；

σ_b——涡轮转子材料强度极限；

步骤2：采用非线性有限元分析方法对盘片轴一体化的超高转速涡轮转子三 等分破裂转速进行数值仿真分析，通过数值仿真获得不同开槽进程、开槽宽度d、 开槽半径r、开槽深度b对破裂转速的影响机理，从而进一步优化开槽结构；

步骤3：进行破裂试验时采用逐步开槽法，通过对不同开槽进程的仿真研究， 确定试验过程中的常量和变量。通过逐步改变开槽结构获取所需的破裂转速， 且改变后截面积S₂与改变前截面积S₁的关系为

2.如权利要求1所述的三等分开槽预制方法，其特征在于：步骤1中根据 实际工况确定初始开槽半径R、周向开槽角度α，借助三维造型软件可方便的获 得三分之一涡轮转子的质量m和质心半径r_c，涡轮转子破裂转速ω_n作为已知条 件，根据离心力计算公式和平均应力计算公式可得到径向截面的 承载面积A，再借助三维造型软件可获得径向开槽长度L；不断调整R、α、L 的取值，找出一对相对合理的值作为初始开槽结构的参数。

3.如权利要求2所述的三等分开槽预制方法，其特征在于：该算法与复杂 的应力积分法相比更适用于工程应用，且计算偏差在1％以内。