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「bbin秘境冒险」压气机静子叶片和整流器与机匣及封严环间连接简介 陈光谈航发216

阅读量: 4594 时间:2020-01-11 15:10:43

  

「bbin秘境冒险」压气机静子叶片和整流器与机匣及封严环间连接简介 陈光谈航发216

bbin秘境冒险,2.3.3 叶片在环形槽中的锁定

在轮盘上采用环形燕尾槽将叶片固定的结构中,需解决两个问题,即叶片如何插到环形槽中与如何避免一叶片由装入的缺槽中甩出,即如何将叶片锁定在环形槽中。

图44、 风扇叶片间的中间平台固定方式

45所示的为一种典型叶片在环形燕尾槽中的安装与锁紧结构。在轮盘轮缘上开有一个宽度稍大于榫头宽度的缺口,每个叶片的榫头即由此缺口插入环形榫槽中,然后向里推移即可装入全部叶片。叶片既能由此缺口装入,当然也能由此缺口甩出,为此,在此缺口的两侧,各开有一锁紧用的槽口,其宽度比上述缺口窄。

在插装叶片时,在插装底座上开有锁紧缺口的叶片时,插装1锁紧块。当叶片全部装入后,将整圈叶片在环形槽中稍作移动,使两个锁紧块分别对准环形槽中的锁紧用的槽口,用改锥拧转事先拧在锁紧块中的螺钉。此时,锁紧块即上升,其下部卡在环槽中的锁紧槽口内,其上部插入到两相邻叶片组成的方形缺口中,即将叶片在环形槽中的相对位置固定住。

图45、 叶片装于环形燕尾槽中的安装与锁紧结构图

2.3 整体叶盘(blisk)

3 压气机静子叶片

压气机静子叶片由于没有离心力作用,其工作条件比工作叶片要轻许多,结构也简单得多,结构的品种也较少,新型结构也较少,相应地工作中出现的故障也较少些。

3.1 叶片形状

3.1.1 固定形式

图46、两端固定的静子叶片

大多数压气机静子叶片均为两端支持,其叶片外端固定于外环中,内端支承于内环中,内环还作为级间封严的封严环,如图46~48所示。

图47、两端固定的静子叶片扇形段

采用这种结构,可提高叶片的刚性,提高自振频率,同时还可防止级间漏气,可提高压气机效率。对于短的静子叶片,由于本身刚性较好,可以不带内环,以减轻重量,如图49所示。斯贝、tay等发动机高压压气机的后几级静子叶片很短,即采用了无内环的结构。

图48、 wp7发动机压气机机匣与静子叶片

但是,有些发动机对于较长的静子叶片也不采用内环,例如图50所示的苏制 aЛ31Ф的高压压气机,9级静子叶片包括1级,2级可调静叶全部无内环呈悬臂地固定于压气机机匣内,如图50所示。

图49、内端悬臂的静子叶片

其静子叶片内端与转子鼓筒间留的间隙(即叶根间隙)Δ2比工作叶片外端与机匣间间隙(即叶尖间隙)Δ1要大,参见表2。由表2可看出,由Δ2处的漏气损失不会小。

图50、АЛ31Ф高压压气机结构图

表2АЛ 31Ф压气机叶尖与叶根处间隙的比较

欧洲三国(英、德与意)研制的rb199发动机,3级中压压气机及5级高压压气机静子叶片也全部无内环。tay发动机除高压压气机4~11级静子叶片无内环外,1,2级增压压气机静子叶片也无内环,高压压气机1~3级(共3级)带内环。

3.1.2 可控扩散度叶型

在一些新型发动机中,静子叶片也已采用可控扩散度叶型。

3.1.3 弯刀形进口导叶

在cfm56-3 型发动机中,高压压气机进口导流叶片(igv)做成弯刀形,如图51所示,且其与第i级工作叶片前缘间留有较大间隙。这种弯刀形静子叶片在其他发动机上很少采用,它主要是避免发动机吸入飞鸟后,尽量避免鸟的骸骨不要卡在静叶和工作叶片间。

3.1.4 弯曲静叶

一般静子叶片均是径向呈直线形的,但 1994年后,pw4084(装于波音777)发动机高压压气机中前4排可调静叶改用了弯曲的设计,如图52所示。

图52、弯曲形导叶与常规导叶的比较

3.1.5 叶冠及底座

一般压气机静子叶片用模锻件机械加工做成,有的在叶片顶部带冠,底部不带底座如图49所示;有的叶片顶部带冠,底部带底座如图46所示。为增加刚性,常将几片叶片在叶冠两侧处焊接起来,形成几片叶片组成的叶片组,如图47所示的为5片叶片组。

有的叶冠将其前后端作出伸出的台阶,如图47与图49所示,以便将台阶插入机匣中相应的环槽中;有的叶冠则做矩形的,以便通过它将叶片焊接到机匣上。 如图50所示 АЛ31Ф高压压气机的4~6级静叶,图48所示的静叶均采用这种结构。

底座有做成π形如图46所示,以便插入内封严环的相应槽中,或直接用它下面两端平面作为封严环带(如图47所示)。与叶冠一样,也有将底座做成矩形,用它将内环焊到叶片上,如图48所示。

图53、几种静子叶片(静子)与整流器内外环连接结构

另外,有些静子叶片既不带冠,也不带底座,这时,在内、外环上需开出叶型孔,叶片直接插入后再焊接,图53(a)、(b)与(c)中所示的结构即属此类。

3.2 静子叶片与整流器内外环的连接结构

静子叶片与内外环或外环(叶片悬臂固定时)组成整流器,其连接方式有:(1)叶冠形成外环。带冠的静子叶片,直接由冠组成整流器的外环,如图47、图48所示。(2)叶片底座形成内环。带底座的静子叶片,可直接由底座组成整流器内环,如图47及图53(d)所示。

(3)叶片插焊在内外环中。在无冠与无底座的静子叶片中,将叶片两端分别插入事先开出叶型孔的内外环中,然后用氩弧焊或高温钎焊将它们焊接在一起。

为使叶片与内外环上的叶型孔有良好的配合,普惠公司发展了一种称为“冲刺法”的加工方法,它在内外环上不是用常规冲模冲出叶型孔,而是直接用叶片作为冲模,具体工艺方法是,先将所有叶片淬火以提高硬度,将内外环退火以降低硬度,然后,利用各个叶片均作为冲模,在内外环上冲出叶型孔,冲孔后叶片不取下来,直接留在内外环上。这样能保持较紧密的配合。

全部叶片装上后进行钎焊,焊接后再进行常规的热处理,使叶片与环的材料性能均达到设计的状态。目前,ge公司也采用了这种生产方法。

3.3 整流器与机匣及封严环间的连接

整流器与机匣及封严环间的连接结构与方式有:

(1)整流器外环作为压气机机匣。在有的发动机如pw4000 与jt9d 7r4 增压压气机中采用了如图53(c)的结构,即整流器外环作为压气机机匣。

(2)机匣与叶冠共同组成整流器外环。在机匣上开出矩形孔,将带矩形冠的静子叶片的叶冠插入矩形槽中后,用氩弧焊将它焊接起来,此时由机匣与叶冠共同组成整流器的外环,如图53(d)所示的 rb199中压压气机静子叶片即是这种结构。

(3)叶冠连成一圈成为整流器外环。在机匣内表面处车出环形凹槽,将静子叶片的矩形冠嵌入槽中,然后用点焊将两者焊接起来,如图48所示的wp7发动机的低压与高压气机机匣。

图54 、cf6 80e1增压压气机静子部件

在机匣内表面开出环形槽,在槽上钻有固定静子叶片的孔,将每片叶片叶冠上的螺栓(或几片叶片

焊接的成组叶片中,每组叶片1个螺栓)插入孔中,图54 cf6 80e1增压压气机静子部件用自锁螺母将其拧紧到机匣上,如图54所示,图中所示为cf6 80el增压压气机的结构,wp6发动机也是采用这种结构的,这也是由叶冠连成一圈组成的整流器外环。

(4)形叶冠插入机匣上的环形槽中。 在压气机机匣内径上车出特型环形槽。将带形叶冠的叶片插入环形槽中,如图46与图47所示。这种结构应用得较为广泛,早期的斯贝发动机,近期的pw2037、pw4000、v2500、cfm56与 aЛ31Ф等的高压压气机中均采用这种结构。

(5)整流器外环用螺钉拧到机匣。如果压气机机匣用板料做成,则可采用如图53(a)所示的结构,即在整流器外环的每半环上,焊上3~4个螺纹座,将整流器外环装在机匣内后,由机匣外通过机匣上的孔拧入螺钉将其固定。这种结构曾在某些涡桨发动机上采用。

(6)整流器内环。一般将整流器内环作为内封严环用。但也有专门设有封严环的,例如图46所示的结构。

整流器内环采用了类似的通过特型环槽将叶片固定到机匣中的方法,即封严环也做成特型,整流器内环通过特型台阶插入封严环的环槽中;也有将整流器内环焊到封严环上,如图48所示的 wp7发动机所采用的。

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