一种压气机叶片减振锁紧结构及装配方法

技术领域

本发明涉及压气机技术领域，具体涉及一种压气机叶片减振锁紧结构及装配方法。

背景技术

燃气轮机压气机动叶片工作时，不断受到气流激振力的作用使叶片振动，尤其是启动过程中气流失速产生的激振力很容易引起叶片共振，甚至损坏叶片。对于叶片设计而言，很难避开所有的共振点，失速更难预测，所以在叶片设计时考虑减振手段，可以有效降低叶片的振动，提高叶片寿命。

压气机动叶片叶根一般轴向安装到压气机轮盘的轮槽中，为防止叶片在工作过程中发生轴向移动与静子结构碰磨，需要将叶片锁紧在轮槽中，使叶片与轮盘轴向不发生相对运动，因此设计了许多锁紧结构。常见的有冲铆和锁片锁紧结构，但是冲铆会破坏叶片的结构，拆下来的叶片不能重复利用。锁片锁紧虽然不会破坏叶片的结构，但是需要专用设备对锁片进行折弯，而且锁片不可以重复利用。关于压气机叶片锁紧的专利基本上只有锁紧功能，没有考虑减振效果，所以设计一种既有锁紧功能又有减振效果的结构显得尤为重要。

专利授权公告号CN115727000A的专利提出了轴向锁紧组件和包括该轴向锁紧组件的压气机。该专利叶片的叶根安装在轮盘内，锁紧组件包括第一安装部、第二安装部、锁紧本体，第一安装部设置在叶根上，第二安装部设置在轮盘上，锁紧本体能至少部分容纳在第一安装部和第二安装部形成的容纳腔内，以限定叶根和轮盘轴向方向的相对位移，锁紧本体为一体式弹性结构。锁紧本体为一体式弹性结构，通过该一个零件，能实现叶片和轮盘的轴向锁紧，其拆装时，不需要破坏锁紧结构，锁紧结构可以复用，上述现有技术中的压气机叶片锁紧结构缺少减振效果或者说减振效果较差，无法在压气机叶片受到气流力激振时，对叶片进行减振。

专利授权公告号CN210509729U的专利提出了一种具有减振效果的叶片锁紧结构。该专利通过在叶根槽和叶根之间设置安装孔，减振棒穿设在安装孔中，减振棒的两端分别与第1和第2锁紧块连接。当叶片工作时，由于离心力的作用，减振棒将与叶片根部接触，且在气流激励作用下，根部与减振棒之间发生摩擦作用。由于叶根与轮槽贴合紧密，叶根本身的振动应力就很小，更多的振动应力发生在叶型根部，因此该方法减振效果有限，很难达到预期的效果。

针对背景技术中提到的现有技术中压气机叶片安装时无法兼顾锁紧和减振的问题，本发明提供了一种压气机叶片和轮盘减振及轴向锁紧结构及其安装方法，在充分研究压气机动叶片减振阻尼结构基础上，利用叶片与轮盘连接处的减振式锁紧机构通过建立干摩擦阻尼有效降低叶片振动，同时保证叶片安装牢固，且安装便捷，显著提升压气机动叶片的工作稳定性。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供了一种压气机叶片减振锁紧结构，该结构通过定位销实现叶片与轮盘的轴向锁紧，通过阻尼块与阻尼块安装槽之间、相邻阻尼块之间、阻尼块与定位销之间产生阻尼实现减振效果；并且通过装配方法将阻尼块、定位销等结构合理的安装入叶片与轮盘之间。

本发明采用以下技术方案：

一种压气机叶片减振锁紧结构，包括压气机轮盘和连接于压气机轮盘上的压气机叶片，所述压气机轮盘上设有安装压气机叶片的轮槽，所述压气机叶片上设有至少一个阻尼块安装槽，阻尼块安装槽内设有至少两个阻尼块叠放形成的阻尼件，阻尼件中部为阻尼孔，轮槽表面设有定位销孔，所述定位销孔内设有定位销；所述减振锁紧结构具有第一状态，于所述第一状态下，在离心力的作用下，阻尼件于阻尼块安装槽内发生位移，定位销至少部分从定位销孔内伸出并进入阻尼孔内；该结构通过定位销实现叶片与轮盘的轴向锁紧，通过阻尼块与阻尼块安装槽之间、相邻阻尼块之间、阻尼块与定位销之间建立干摩擦阻尼有效降低叶片振动，提高叶片振动性能。

作为优选，于所述第一状态下，阻尼块与阻尼块安装槽之间、相邻阻尼块之间、阻尼块与定位销之间产生阻尼，在离心力的作用下，阻尼块在阻尼块安装槽内上下移动产生干摩擦，同时，阻尼块与阻尼块安装槽底部之间会产生碰撞，通过上述两种方式实现第一阻尼效果。相邻的阻尼块之间会发生水平方向的摩擦和竖直方向的碰撞实现第二阻尼效果。每个阻尼块与定位销之间均会有干摩擦，同时，由于阻尼孔略大于定位销的尺寸，定位销与阻尼孔内壁之间也有会碰撞通过上述两种方式实现第三阻尼效果，通过阻尼块、阻尼块安装槽和定位销三者之间的运动实现了三重阻尼效果，结构简单，使用方便。

作为优选，阻尼块安装槽宽度为d，阻尼件与阻尼块安装槽横向间隙小于0.01d，避免阻尼件与阻尼块安装槽之间的间隙过大，导致压气机叶片安装后发生晃动，从而安装不稳。

作为优选，阻尼块安装槽深度为H，阻尼件与阻尼块安装槽纵向间隙小于0.1H，阻尼件与阻尼块安装槽底面之间的距离较小，当压气机叶片受到气流力激振时，便于阻尼件多次与阻尼块安装槽底面之间发生碰撞，产生更好的阻尼效果。

作为优选，所述轮槽下方设有锁紧孔，所述锁紧孔内滑动配合有锁紧销。

作为优选，所述锁紧销头部呈锥形，定位销底部为与锁紧销头部匹配的斜面，通过定位销实现压气机叶片与压气机轮盘的轴向锁紧，也方便定位销与阻尼孔配合实现阻尼效果。

作为优选，所述定位销为半径不同的两段圆柱一体成型，小半径段圆柱根部呈斜面，斜角为a

一种压气机叶片的装配方法，使用上述的压气机叶片减振锁紧结构，包括：

S1：将定位销放置于轮槽底部的定位销孔内且顶部未超出定位销孔，其定位销指示槽朝向进气侧；

S2：阻尼件放置到压气机叶片的阻尼块安装槽内；

S3：压气机叶片的叶根部插入轮槽内完成叶片的安装。将阻尼块、定位销等结构合理的安装入叶片与轮盘之间，并且实现了非常便捷的拆装，不会对叶片和轮盘造成破坏，并且拆卸后的定位销、锁紧锥销可以重复使用

作为优选，还包括以下步骤：

S4：将锁紧销插入锁紧孔内，通过锥形头部将定位销顶起；

S5：将锁紧销尾部与压气机轮盘冲铆。

作为优选，定位销的小半径段伸入锁紧孔内，且小半径段的伸出部分长度小于锁紧孔半径。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供了一种压气机叶片减振锁紧结构，该结构通过定位销实现叶片与轮盘的轴向锁紧，通过阻尼块与阻尼块安装槽之间、相邻阻尼块之间、阻尼块与定位销之间建立干摩擦阻尼有效降低叶片振动，提高叶片振动性能。

2、本发明中减振锁紧结构有多种变型，可以有效降低叶片振动；燃气轮机机组运行时，减振锁紧结构在离心力的作用下与叶片根部阻尼块安装槽接触。当叶片受到气流力激振时，阻尼块与叶片、相邻阻尼块之间、阻尼块与定位销之间形成干摩擦阻尼，达到减振的目的。同时，可通过增减阻尼块的数量或替换不同质量的阻尼块，从而来调节减振能力。

3、本发明通过装配方法将阻尼块、定位销等结构合理的安装入叶片与轮盘之间，并且实现了非常便捷的拆装，不会对叶片和轮盘造成破坏，并且拆卸后的定位销、锁紧锥销可以重复使用。

附图说明

图1为减振锁紧结构的结构示意图。

图2为压气机叶片的仰视图。

图3为定位销孔处的示意图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为阻尼件的结构示意图。

图6为定位销的结构示意图。

图7为锁紧销的结构示意图。

图8为定位销的安装结构示意图。

图9为第二状态的结构示意图。

图10为第一状态的结构示意图。

图中，压气机轮盘1、轮槽1-1、定位销孔1-2、锁紧孔1-3、压气机叶片2、阻尼块安装槽2-1、叶根部2-2、阻尼件3、阻尼块3-1、阻尼孔3-2、定位销4、定位销指示槽4-1、小半径段4-2、大半径段4-3、锁紧销5。

具体实施方式

为了便于理解本发明技术方案，以下结合附图与具体实施例进行详细说明。

实施例1

如图1-2所示，一种压气机叶片减振锁紧结构，包括压气机轮盘1和连接于压气机轮盘1上的压气机叶片2；

所述压气机轮盘1上设有轮槽1-1，安装压气机叶片2的叶根部2-2可拆卸的安装于轮槽1-1内，所述压气机叶片2上设有至少一个阻尼块安装槽2-1，如图5所示，阻尼块安装槽2-1内设有至少两个阻尼块3-1叠放形成的阻尼件3，阻尼件3中部为阻尼孔3-2，阻尼块3-1安装于阻尼块安装槽2-1内后，阻尼块3-1的表面未超出阻尼块安装槽2-1端面，即阻尼块安装槽2-1的深度大于阻尼件3的高度；

如图3所示，轮槽1-1表面设有定位销孔1-2，所述定位销孔1-2内设有定位销4，定位销4活动配合于定位销孔1-2内，能够相对于定位销孔1-2上下移动；所述减振锁紧结构具有第一状态，于所述第一状态下，在离心力的作用下，阻尼件3于阻尼块安装槽2-1内发生位移，定位销4至少部分从定位销孔1-2内伸出并进入阻尼孔3-2内。

具体的，如图10所示，于所述第一状态下，阻尼块3-1与阻尼块安装槽2-1之间、相邻阻尼块3-1之间、阻尼块3-1与定位销4之间产生阻尼；其中，在离心力的作用下，阻尼块3-1在阻尼块安装槽2-1内上下移动产生干摩擦，同时，阻尼块3-1与阻尼块安装槽2-1底部之间会产生碰撞，通过上述两种方式实现第一阻尼效果。相邻的阻尼块3-1之间会发生水平方向的摩擦和竖直方向的碰撞实现第二阻尼效果。每个阻尼块3-1与定位销4之间均会有干摩擦，同时，由于阻尼孔3-2略大于定位销4的尺寸，定位销4与阻尼孔3-2内壁之间会碰撞通过上述两种方式实现第三阻尼效果。也就是说，通过阻尼块3-1、阻尼块安装槽2-1和定位销4三者之间的运动实现了三重阻尼效果，结构简单，使用方便。

作为一种优选方式，所述定位销4顶起行程大于阻尼件3厚度，确保定位销4能够与所有阻尼块3-1发生干摩擦，提高阻尼效果。

具体的，所述阻尼块安装槽2-1宽度为d，则阻尼件3与阻尼块安装槽2-1横向间隙小于0.01d，避免阻尼件3与阻尼块安装槽2-1之间的间隙过大，导致压气机叶片2安装后发生晃动，从而安装不稳。

阻尼块安装槽2-1深度为H，阻尼件3与阻尼块安装槽2-1纵向间隙小于0.1H，阻尼件3与阻尼块安装槽2-1底面之间的距离较小，当压气机叶片2受到气流力激振时，便于阻尼件3多次与阻尼块安装槽2-1底面之间发生碰撞，产生更好的阻尼效果。

如图8-9所示，所述轮槽1-1下方设有锁紧孔1-3，所述锁紧孔1-3内滑动配合有锁紧销5，锁紧销5向锁紧孔1-3内移动推动定位销4向上移动直至超出定位销孔1-2表面并部分定位销4进入阻尼孔3-2内，通过定位销4实现压气机叶片2与压气机轮盘1的轴向锁紧，同时，也方便定位销4与阻尼孔3-2配合实现阻尼效果。

所述第一状态为压气机使用状态，在离心力的作用下，阻尼件3于阻尼块安装槽2-1内发生位移，定位销4至少部分从定位销孔1-2内伸出并进入阻尼孔3-2内。所述减振锁紧结构还具有第二状态，于所述第二状态下，压气机未工作，所述锁紧销5安装入锁紧孔1-3内推动定位销4向上移动实现对压气机叶片2与压气机轮盘1的轴向锁紧。

如图6-7所示，为了方便锁紧销5推动定位销4向上移动，所述锁紧销5头部呈锥形，定位销4底部为与锁紧销5头部匹配的斜面。所述定位销孔1-2包括第一定位销孔和第二定位销孔，所述第一定位销孔位于第二定位销孔上方且直径大于第二定位销孔，所述定位销4包括位于下方的小半径段4-2和位于上方的大半径段4-3，小半径段4-2下端部为与锁紧销5头部匹配的斜面，大半径段4-3上设有定位销指示槽4-1，该定位销指示槽4-1的朝向与小半径段4-2下端部的斜面一致。

所述定位销4为半径不同的两段圆柱一体成型，小半径段圆柱根部呈斜面，斜角为a1，其中10°≤a1≤30°，所述锁紧销5头部锥形的锥角为a2，并且a2＝a1，即锁紧销5头部锥形的角度与小半径段4-2下端部的斜面倾角一致，便于锁紧销5推动定位销4向上移动。

如图8-10所示，一种压气机叶片的装配方法，用于上述的压气机叶片减振锁紧结构，包括：

S1：将定位销4放置于轮槽1-1底部的定位销孔1-2内，小半径段4-2位于第二定位销孔内，大半径段4-3位于第一定位销孔内，且大半径段4-3的顶部未超出定位销孔1-2，其定位销指示槽4-1朝向进气侧；定位销4的小半径段4-2伸入锁紧孔1-3内，且小半径段4-2的伸出部分长度小于锁紧孔1-3半径；

S2：阻尼件3放置到压气机叶片2的阻尼块安装槽2-1内，根据阻尼块安装槽2-1的深度选择适量的阻尼块3-1；

S3：压气机叶片2的叶根部2-2插入轮槽1-1内完成叶片的安装；

S4：将锁紧销5插入锁紧孔1-3内，通过锥形头部与定位销4的小半径段4-2配合将顶起定位销4，使得大半径段4-3从第一定位销孔内伸出并进入阻尼孔3-2内，通过定位销4实现压气机叶片2与压气机轮盘1的轴向锁紧；

S5：将锁紧销5尾部与压气机轮盘1冲铆，完成压气机叶片的装配。

在使用时，当压气机叶片2受到气流力激振，阻尼块3-1与阻尼块安装槽2-1之间、相邻阻尼块3-1之间、阻尼块3-1与定位销4之间产生阻尼，实现减振效果。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围以权利要求所限定的范围为准，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内做出的若干改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。