[发明专利]涡轮叶片和涡轮叶片的制备方法

说明书

本发明涉及发动机技术领域，提出一种涡轮叶片及其制备方法。叶片被脱落截面分为第一部分叶片和第二部分叶片，第一部分叶片的质心与脱落截面的形心在叶片径向方向上具有间距，该制备方法包括确定涡轮叶片所装配的轮盘破裂转速和涡轮叶片的设计转速；根据破裂转速与涡轮叶片脱落转速的设计裕度确定叶片脱落转速；根据涡轮叶片的材料极限、涡轮叶片脱落转速以及涡轮叶片设计转速计算叶片脱落截面的初始应力组；建立涡轮叶片的有限元模型并模拟涡轮叶片的正常工作状态获得设计应力组；调节间距至设计应力组与初始应力组之间满足预设条件。在同等脱落转速时可以增大脱落截面的面积，在增大叶片的刚度值的同时能够使涡轮叶片在达到脱落转速时正常脱落。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种涡轮叶片的制备方法和涡轮叶片的设计装置。

背景技术

航空发动机或其他燃气涡轮发动机中具有叶片脱落防止轮盘破裂的机械超转保护功能，即在涡轮叶片上设计一个脱落截面，一旦发动机失去负荷，涡轮转子超转到一定转速后，叶片在该脱落截面处脱落，从而使轮盘失去转速继续上升的动力，避免了轮盘超转破裂带来的危害发动机后果。现有技术中的制备方法制备的涡轮叶片精度较低，经常会在达到叶片脱落转速时并未脱落，导致轮盘损坏。

因此，有必要设计一种新的涡轮叶片的制备方法和涡轮叶片。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术叶片经常会在达到叶片脱落转速时并未脱落，导致轮盘损坏的不足，提供一种设计出的涡轮叶片在达到叶片脱落转速时脱落，不会对轮盘造成损坏的涡轮叶片的制备方法和涡轮叶片的设计装置。

本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。

根据本发明的一个方面，一种涡轮叶片的制备方法，所述涡轮叶片被脱落截面分为第一部分叶片和第二部分叶片，所述第一部分叶片的质心与所述脱落截面的形心在所述涡轮叶片径向方向上具有间距；所述涡轮叶片的制备方法包括：

确定涡轮叶片所装配的轮盘的破裂转速和涡轮叶片的设计转速；

根据所述破裂转速与涡轮叶片脱落转速的设计裕度确定叶片脱落转速；

根据所述涡轮叶片的材料极限、所述涡轮叶片脱落转速以及所述涡轮叶片设计转速计算叶片脱落截面的初始应力组；

建立所述涡轮叶片的有限元模型，模拟涡轮叶片的正常工作状态获得设计应力组；

调节所述间距直到所述设计应力组与所述初始应力组之间满足预设条件。

在本公开的一种示例性实施例中，所述设计应力组包括设计等效应力、设计拉伸应力和设计拉弯合应力。

在本公开的一种示例性实施例中，调节所述间距，包括：

调节所述涡轮叶片的有限元模型中所述第一部分叶片中心轴线一侧的质量，使得所述质心偏离所述第一部分叶片中心轴线。

在本公开的一种示例性实施例中，所述初始应力组至少包括初始等效应力、初始拉伸应力和初始拉弯合应力；根据所述涡轮叶片的材料极限、所述涡轮叶片脱落转速以及所述涡轮叶片设计转速计算叶片脱落截面的初始应力组，包括：

根据所述涡轮叶片的材料极限、所述涡轮叶片脱落转速以及所述涡轮叶片设计转速确定脱落截面的初始等效应力；

根据脱落截面的初始等效应力，确定脱落截面的初始拉伸应力和初始拉弯合应力。

在本公开的一种示例性实施例中，调节所述间距直到所述设计应力组与所述初始应力组之间满足预设条件，包括：