[发明专利]一种高速转子表面螺栓紧固件减阻装置

说明书

技术领域

本发明属于高速旋转机械领域，涉及一种减少高速转子部件表面紧固件阻力的装置。

背景技术

在现代航空发动机或其他动力机械中，均包含高速转子部件，在工作状态下这些高速转子表面的螺栓紧固件凸出部分在高速运动中会与流体作用产生压差阻力。这些阻力造成高速转子盘的扭矩损失，造成能量的损耗，在转速较高，流体粘性较大时尤为明显。同时高速转动部件的高频振动等会导致螺栓紧固件松动，为了避免该类情况发生，需要在螺栓和螺母处设置相应的止动防松装置，在螺栓安装过程中，也需要安装垫片来分散螺栓紧固件的压紧力。

发明内容

为满足现有高速转子螺栓紧固件的减阻和防松要求，本发明利用流体力学相关原理提出了一种新型高速转子表面螺栓紧固件减阻方案并设计出相应装置，所述装置能够在大大减少螺栓紧固件凸出部分压差阻力的前提下，兼顾防松垫片的作用，保证在高转速下螺栓紧固件能够可靠工作。其适用范围是螺栓紧固件轴线与被紧固件（如转盘）旋转轴线近似平行的场合。

其主要原理是在螺栓紧固件外部设计一水滴形减阻外罩，将螺栓紧固件（或螺母）包覆其中，所述减阻外罩的外形为一水滴形沿被紧固件表面法线方向拉伸而形成的柱体，钝头端（圆弧端）为迎风前缘，尖头端为背风后缘，该类外形能够大大减弱由于螺栓紧固件凸起部分六棱柱外形的流体形阻，尤其是在高速运动中，螺栓紧固件背风区域由于流通面积突扩而引起流体剧烈回流，产生低压回流区，使得螺栓紧固件前后存在明显压力差，形成较大的压差阻力。而该减阻外罩前缘圆弧端表面的过渡较为平顺，后缘渐收设计有效减弱低压回流区的形成，从根本上降低了压差阻力。

本发明所涉及的减阻装置分为减阻外罩、异形止动垫片和固定螺钉三部分，其中异形止动垫片安装于被紧固工件（如转盘）和螺栓紧固件（如螺栓）之间，通过螺栓紧固件固定在被紧固工件表面。异形止动垫片的下表面的定位凸起安装于被紧固工件上预先打好的定位孔中，以此限制异形止动垫片沿螺栓紧固件轴线转动。螺栓紧固件（如螺栓）预紧后，根据螺栓头部的角度弯折异形止动垫片的某一止动舌片，使止动舌片与螺栓头部侧面压紧，起到止动防松的作用；再将减阻外罩扣合于螺栓头部和异形止动垫片之上，减阻外罩的下边缘与被紧固工件表面平齐，内部侧表面与异形止动垫片的外轮廓贴合；最后使用减阻外罩固定螺钉连接紧固减阻外罩和异形止动垫片。当减阻装置在高速旋转时，减阻外罩所受惯性离心力由内部侧表面传递给异形止动垫片，继而传递给被紧固工件。减阻外罩固定螺钉不受剪切应力的作用，保证了高速转动中减阻外罩的可靠性。

本发明的优点在于：

(1)本发明有效降低了将高速转动部件螺栓紧固件凸出部分在工作状态下产生的流阻，且减阻效果良好。

(2)本发明兼顾了止动垫片的作用，有效分散螺栓紧固件预紧力的同时起到了止动防松的作用，保证了螺栓紧固件在高速转子上的可靠工作。

(3)本发明涉及的减阻装置具有合理的传力路线，可将因高速旋转产生的惯性离心力有效传递到被紧固工件，而减阻外罩固定螺钉仅受拉应力而不受剪切应力。

附图说明

图1为本发明提供的高速转子表面螺栓紧固件减阻装置的装配方法示意图。

图2为本发明提供的高速转子表面螺栓紧固件减阻装置异形止动垫片上表面和下表面的设计结构示意图。

图3为本发明提供的高速转子表面螺栓紧固件减阻装置减阻外罩部分的效果图。

图4为本发明提供的高速转子表面螺栓紧固件减阻装置异形止动垫片的装配效果图。

图5为本发明提供的高速转子表面螺栓紧固件减阻装置装配后的效果图。

图中：

1.定位孔；          2.固定螺钉；          3.减阻外罩；

4.螺栓紧固件；      5.异形止动垫片；      6.定位凸起；

7.螺纹孔；          8.止动舌片；          9.通孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。