一种适用于涡轮叶片固有频率可变、角度可调夹具和方法

技术领域

本发明属于涡轮叶片试验技术领域，涉及一种叶片夹具，具体涉及一种适用于涡轮叶片固有频率可变、角度可调夹具和方法。

背景技术

涡轮叶片是航空发动机重要关键部件之一，担负着能量转化的重任。为避免涡轮叶片产生高周疲劳、曲阜、蠕变等情况导致失效，同时考核叶片制作质量，涡轮叶片都需要通过振动疲劳试验。

传统的涡轮叶片夹具通常采用门型夹具固支，存在夹具和叶片固有频率重叠状态，导致振动台无法很好驻频；同时由于涡轮叶片叶身与榫头存在一定角度差，导致振动台垂直方向激励无法很有效的传导，不能很有效的对涡轮叶片进行考核。

发明内容

发明目的：

为解决上述为题，本发明提供了一种适用于涡轮叶片固有频率可变、角度可调夹具和方法，能够很好的改善频率重叠情况，解决存在角度差导致激振能量无法很好传导的问题。

技术方案：

一种适用于涡轮叶片固有频率可变、角度可调夹具，包括夹具主体、大螺栓、压块、固支环、固支螺栓、夹持装置；其中，夹具主体包括底座和立于底座的三根支柱组成的框架，固支环设在三根支柱中间，其中两根支柱与固支环前方的两侧接触，另一根支柱与固支环后方的中间接触；三根支柱顶部连接，连接中心具有大螺纹孔，大螺栓通过大螺纹孔自上而下抵紧压块，压块下部抵紧固支环，固支环下方与底座接触；固支环中间具有前后贯通的空腔，空腔内设有用于夹持叶片的夹持装置，夹持装置由固支螺栓固定。

进一步的，固支环是一个圆环结构，在大螺栓向上移动从而压块不抵紧固支环时，固支环能够在夹具主体内转动。

进一步的，压块下部具有与固支环相配合的弧面，底座上方接触固支环的部分具有与固支环相配合的弧面。

进一步的，固支环的环面上设有刻度，支柱上对应固支环刻度的位置也设有刻度。

进一步的，固支环的圆弧侧面具有连通空腔的小螺纹孔，固支螺栓通过小螺纹孔由外向内固定夹持装置；小螺纹孔具有沉头结构，沉头深度大于固支螺栓的顶部高度。

进一步的，三根支柱都具有顶部开口的纵向圆孔，纵向圆孔上具有内螺纹，三根可调螺栓通过纵向圆孔与三根支柱连接。

进一步的，可调螺栓是长短不同的一系列螺栓，纵向圆孔的深度与最长的可调螺栓相匹配；根据需要的固有频率，选择不同长短的可调螺栓旋入支柱的纵向圆孔内。

进一步的，还包括垫圈，可调螺栓通过垫圈与支柱连接。

一种适用于涡轮叶片固有频率和角度调节方法，使用如上所述的一种适用于涡轮叶片固有频率可变、角度可调夹具，将固支环从夹具主体的侧面放入夹具主体内后，通过转动固支环调整叶片夹持角度；然后将用夹持装置夹持叶片，通过固支螺栓将夹持装置固定，并且通过大螺栓和压块将固支环固定；最后，调整夹具的固有频率。

进一步的，调整夹具的固有频率方法具体为：使用可调螺栓和垫圈对夹具的固有频率进行调整，针对每根支柱，选择不安装可调螺栓、或者安装不同长短的可调螺栓，并且选择不同数量的垫圈的方式，调整夹具的固有频率。

本发明的优点是：

本发明的夹具用于固定涡轮叶片，使用方法简单，结构可靠，可以解决夹具固有频率可变问题的同时，涡轮叶片的角度也可调整。因此可以通过调整夹具的固有频率使之与叶片固有频率不再重叠，保证振动台可以很好地驻频，保证振动台垂直方向激励能够得到有效传导，便于对涡轮叶片进行考核。

附图说明

图1是本发明夹具的结构示意图；

图2是本发明夹具的主视图；

图3是本发明夹具的正面剖视图；

图4是本发明夹具的侧面剖视图；

其中，1—夹具主体，2—大螺栓，3—压块，4—固支环，5—固支螺栓，6—夹持装置，7—可调螺栓，8—垫圈。

具体实施方式

本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。

一种适用于涡轮叶片固有频率可变、角度可调夹具，包括夹具主体1、大螺栓2、压块3、固支环4、固支螺栓5、夹持装置6；其中，夹具主体1包括底座和立于底座的三根支柱组成的框架，固支环4设在三根支柱中间，其中两根支柱与固支环4前方的两侧接触，另一根支柱与固支环4后方的中间接触；三根支柱顶部连接，连接中心具有大螺纹孔，大螺栓2通过大螺纹孔自上而下抵紧压块3，压块3下部抵紧固支环4，固支环下方与底座接触；固支环4中间具有前后贯通的空腔，空腔内设有用于夹持叶片的夹持装置6，夹持装置6由固支螺栓5固定。

固支环4是一个圆环结构，在大螺栓2向上移动从而压块3不抵紧固支环4时，固支环4能够在夹具主体1内转动。

压块3下部具有与固支环4相配合的弧面，底座上方接触固支环4的部分具有与固支环4相配合的弧面。

固支环4的环面上设有刻度，支柱上对应固支环4刻度的位置也设有刻度。

固支环4的圆弧侧面具有连通空腔的小螺纹孔，固支螺栓5通过小螺纹孔由外向内固定夹持装置6；小螺纹孔具有沉头结构，沉头深度大于固支螺栓5的顶部高度。

三根支柱都具有顶部开口的纵向圆孔，纵向圆孔上具有内螺纹，三根可调螺栓7通过纵向圆孔与三根支柱连接。

可调螺栓7是长短不同的一系列螺栓，纵向圆孔的深度与最长的可调螺栓7相匹配；根据需要的固有频率，选择不同长短的可调螺栓7旋入支柱的纵向圆孔内。

还包括垫圈8，可调螺栓7通过垫圈8与支柱连接。

一种适用于涡轮叶片固有频率和角度调节方法，使用如上所述的一种适用于涡轮叶片固有频率可变、角度可调夹具，将固支环从夹具主体的侧面放入夹具主体内后，通过转动固支环调整叶片夹持角度；然后将用夹持装置夹持叶片，通过固支螺栓将夹持装置固定，并且通过大螺栓和压块将固支环固定；最后，调整夹具的固有频率。

调整夹具的固有频率方法具体为：使用可调螺栓和垫圈对夹具的固有频率进行调整，针对每根支柱，选择不安装可调螺栓、或者安装不同长短的可调螺栓，并且选择不同数量的垫圈的方式，调整夹具的固有频率。

下面结合附图说明本发明另一个实施例。

本发明的夹具是用于固定航空发动机涡轮叶片的夹具，并且具有固有频率调整的功能和夹持角度调节的功能，如图1到图4所示。

夹持角度调节的功能主要由固支环4实现，如图3所示，从剖视图来看，固支环4是圆环，上下连接在压块3和夹具主体1之间，当压块3松弛时，固支环4可以沿着夹具主体1给其的圆弧面转动，从而调整夹持角度。为了精确调整，夹持角度，固支环4和其接触的支柱上可以设置对应的刻度，再通过刻度调整固支环的转动角度，保证试验的精确度。

固有频率调整的功能是通过可调螺栓7、垫圈8和纵向圆孔实现的，如图4所示，每根支柱都一样，以其中一根支柱为例，支柱上具有图示的纵向圆孔，可调螺栓7和垫圈8与纵向圆孔转动连接，可调螺栓7是长短不同的一系列螺栓，通过安装不同长短的可调螺栓7、并且调整垫圈8的数量，甚至可以不安装可调螺栓7和垫圈8，就可以改变夹具的固有频率。