[发明专利]一种碳纤维叶片叶根连接结构

说明书

本发明属于叶片安装结构技术领域，尤其涉及一种碳纤维叶片叶根连接结构，包括锁紧开环、锁紧整环、连接螺钉和金属芯轴，叶根呈圆柱状，金属芯轴预埋固定在叶根内，叶根的外周上沿其轴向依次设置有第一环槽和第二环槽，第一环槽靠近叶根的后端设置，第一环槽的两侧壁均为圆锥面，第二环槽靠近第一环槽的侧壁也为圆锥面；锁紧开环套设在叶根上，锁紧开环的内圆周上延伸有与第一环槽配合的第一凸缘和与第二环槽配合的第二凸缘，锁紧开环的外周逐渐向叶根的后端收缩，叶根穿过轮毂内环，锁紧开环的前端与轮毂内环相抵，锁紧整环套设在锁紧开环上，连接螺钉用于将锁紧整环与金属芯轴固接，当连接螺钉拧紧时，锁紧整环逐渐向锁紧开环抱紧。

技术领域

本发明属于叶片安装结构技术领域，尤其涉及一种碳纤维叶片叶根连接结构。

背景技术

压缩机或发动机叶片在旋转过程中转速很大，因此叶片在旋转时会产生较大离心力，该离心力由叶片固定在轮毂上的叶根承受。碳纤维复合材料具有重量轻、热变形小、强度及韧性较高的特点，适合制造对重量有严格要求的叶片。复合材料因为螺纹孔强度低，使用中易磨损，所以在使用中不会在复合材料上开螺纹孔。目前常规的解决方案是利用金属接头进行过渡处理，但是金属接头的使用会增加结构的重量。

碳纤维复合材料沿纤维方向具有高强度的特点，强度高达2300MPa，但是在厚度方向通过树脂进行粘接，所以强度较低，一般厚度方向层间强度约为400MPa。

碳纤维叶片在运转过程中主要是受沿半径方向的拉力，但是因为叶片根部需要与轮毂固定，所以也需要承担一定的压力。本申请的目的是为了能够充分发挥碳纤维复合材料沿纤维方向受拉强度高的性能的同时，又能避免因为压应力过大造成的层间的破坏。

发明内容

为解决现有技术存在的碳纤维叶片的根部径向强度较低的问题，本发明提供一种碳纤维叶片叶根连接结构。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下，一种碳纤维叶片叶根连接结构，包括锁紧组件、保险组件和金属芯轴，所述叶根呈圆柱状，所述金属芯轴预埋固定在叶根内，所述叶根的外周上沿其轴向依次设置有第一环槽和第二环槽，所述第一环槽靠近叶根的后端设置，所述第一环槽的两侧壁均为圆锥面，所述第二环槽靠近第一环槽的侧壁也为圆锥面；

所述锁紧组件包括锁紧开环、锁紧整环和连接螺钉，所述锁紧开环套设在叶根上，所述锁紧开环的内圆周上延伸有与第一环槽配合的第一凸缘和与第二环槽配合的第二凸缘，所述锁紧开环的外周逐渐向叶根的后端收缩，所述叶根穿过轮毂内环，所述锁紧开环的前端与轮毂内环相抵，所述锁紧整环套设在锁紧开环上，所述连接螺钉用于将锁紧整环与金属芯轴固定连接，当所述连接螺钉拧紧时，所述锁紧整环逐渐向锁紧开环抱紧；

所述保险组件包括保险螺栓和压紧块，所述压紧块转动设置在保险螺栓的下部，所述锁紧整环的外周上开设有若干压紧环槽，若干所述压紧环槽沿锁紧整环的轴向依次分布，所述保险螺栓与轮毂内环连接，所述轮毂内环上开设有用于限位压紧块转动的限位槽，当所述保险螺栓拧紧时，所述压紧块与压紧环槽配合将锁紧整环压紧在锁紧开环上。

作为优选，所述碳纤维叶片由内至外依次包括碳梁和碳纤维蒙皮，所述金属芯轴预埋固定在碳梁的后端，所述叶根处的碳梁由内至外依次包括第一碳梁层和第二碳梁层，所述叶根处的碳梁上沿其轴向依次设置有第一丢层和第二丢层，所述第一丢层靠近叶根的后端设置，所述第一丢层位于第一碳梁层的内部，所述第一丢层处仅设置所述第一碳梁层，所述第二丢层位于第一碳梁层和第二碳梁层之间，所述第一丢层和第二丢层之间形成所述第一环槽，所述第二丢层远离第一丢层的一侧形成所述第二环槽。在该碳纤维叶片加工制造的同时形成第一环槽和第二环槽，便于第一环槽和第二环槽的加工制造；第二环槽处的碳纤维蒙皮和第二碳梁层为受力层，承受了该碳纤维叶片旋转过程中部分拉力；第一环槽处的第一碳梁层为受力层，第一碳梁层从第二碳梁层的内部穿过与叶身连成一体，承受了该碳纤维叶片旋转过程中剩余的拉力；第一环槽和第二环槽一起承受了该碳纤维叶片旋转过程中的压应力，相应的受压面积远大于单个锥面，增加了叶根的可靠性。