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压气机盘

/compressor disk/
条目作者赵振华

赵振华

最后更新 2023-01-12
浏览 182
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用于固定叶片,并使叶片对气体做功的航空发动机零件。全称压气机轮盘。

英文名称
compressor disk
全称
压气机轮盘
所属学科
航空宇航科学与技术

压气机盘与压气机旋转轴及叶片相连接构成压气机转子。压气机盘的工作条件恶劣,运行时受到很高的离心载荷以及气动力作用。主要考虑以下几种负荷:①安装在压气机盘外缘上的叶片质量离心力及压气机盘本身的离心力。②沿盘半径方向受热不均所引起的热负荷。③由叶片传来的气动力(轴向的和周向的),以及压气机盘前、后端面上的气体压力。④机动飞行时产生的陀螺力矩。⑤叶片及盘振动时产生的动负荷。⑥盘与轴或盘与盘连接处的装配应力,或在某种工作状态下,由于变形不协调而产生的附加应力。

压气机盘一般由轮缘、辐板和轮毂三部分组成。压气机盘通过轮缘榫槽与叶片榫头连接。轮毂多有中心孔,有的轮缘辐板开有均压孔。轮缘、辐板及伸出的安装边上开有螺栓孔,用于通过螺栓与其他转子结构相连。有的压气机盘在伸出部位加工销孔、端齿、套齿等,以便通过径向销结构、端面齿结构和套齿结构等与相邻转子构件连接。随着制造工艺的发展,出现了整体叶盘和整体叶环的压气机盘。整体叶盘,采用先进的连接工艺将叶片和盘制造成一体,省去常规的叶盘连接的榫头和榫槽。整体叶盘结构可以减少榫头的漏气量提高效率,避免由榫头的磨蚀、裂纹及锁片的损坏带来的故障要考虑叶片被外物打伤后的维修问题,但是设计中要保证前缘具有较小振动应力和较高的抗外物打伤能力。在整体叶盘结构的基础上,利用连续纤维材料增强压气机转子,提高结构承载能力并减轻结构重量的结构被称为整体叶环(见图)。

三种轮盘结构三种轮盘结构

压气机盘是航空发动机上最重要的安全关键件之一,设计时的主要要求是:在安全可靠性方面,应通过合理的设计、选材、制造以及使用,保证轮盘在设计的寿命期内按设计用法具有足够的寿命,并进行损伤容限设计。在结构设计方面,采用抗断裂设计思想,在整体上控制静应力水平,在关键部位减小应力集中,进行安全寿命设计和裂纹扩展评估,还应避开有害共振和减小振动应力,防止高循环疲劳断裂。在制造工艺方面,应在榫槽、应力较高的螺栓孔、通气孔等部位以及轮盘辐板与轮缘转接部位等关键部位,制定相应的精细加工工艺和质量要求;并在装配中避免冷态矫正、组装中的弯曲以及紧度过大配合,防止应力-腐蚀-脆裂造成过早的损坏。

压气机盘主要的加工由数控车床完成。其工艺路线为:数控车削—酸腐蚀检验—数控车削—磨削—数控车削—磨削—铣削—拉削—钳工—检验—荧光检验—检验。

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