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阻尼结构
申请号	CN202010988315.7	申请日	2020-09-18	公开(公告)号	CN112177687A	公开(公告)日	2021-01-05
申请人	中国航发四川燃气涡轮研究院;			发明人	黄子婴; 邵湲茗; 李昆; 黄芒通; 赵建霖;
摘要	本发明的阻尼结构，属于航天发动机叶片减震部件的技术领域，解决现有技术的产品出现自锁阻尼器失效的技术问题。该阻尼结构安装在相邻叶片的缘板之间，缘板上设置有安装槽，安装槽内安装有阻尼器，所述阻尼器包括两个相交的第一面和第二面，其中：所述第一面与所述安装槽一侧面能够以两段平面的方式接触，所述第二面始终能够与相邻叶片的缘板侧面相接触。本发明用以完善阻尼器的功能，满足人们对阻尼器在使用时避免出现锁死而导致阻尼器失效的要求。
权利要求	1.一种阻尼结构，安装在相邻叶片的缘板之间，其特征在于，缘板上设置有安装槽，所述安装槽内安装有阻尼器，所述阻尼器包括两个相交的第一面和第二面，其中：所述第一面与所述安装槽一侧面能够以两段平面的方式接触，所述第二面始终能够与相邻叶片的缘板侧面相接触。 2.根据权利要求1所述的阻尼结构，其特征在于，所述第一面的两段平面的接触方式以圆弧转接的方式设置。 3.根据权利要求2的所述阻尼结构，其特征在于，所述圆弧转接角度8-12°。 4.根据权利要求3的所述阻尼结构，其特征在于，所述两段平面的长度不相等。 5.根据权利要求1的所述阻尼结构，其特征在于，所述第二面始终能够与相邻叶片的缘板侧面相始终保持全面接触，或，由部分接触面转向全面接触。 6.根据权利要求1的所述阻尼结构，其特征在于，所述阻尼器还包括第三面，所述第三面包括至少两个相交面。 7.根据权利要求6所述的阻尼结构，其特征在于，所述第三面包括相交的第四面和第五面，所述第一面与所述第四面相交，所述第二面与所述第五面相交。 8.根据权利要求7所述的阻尼结构，其特征在于，所述安装槽以半开槽或半封闭槽的结构设置。 9.根据权利要求8所述的阻尼结构，其特征在于，所述第三面在半开槽或半封闭槽的位置处设有配重，配重用以满足所述阻尼器的重量要求。 10.根据权利要求1至9任意一项所述的阻尼结构，其特征在于，相邻叶片的缘板间隙0- 1mm。
说明书全文	阻尼结构技术领域 [0001] 本发明属于航空发动机叶片减震部件的技术领域，尤其涉及一种阻尼结构。背景技术 [0002] 在燃气涡轮发动机工作中，高周疲劳失效作为高压涡轮工作叶片常见也是较为复杂的失效模式，不容忽视。对于第四代发动机，其高压涡轮工作叶片的工作环境恶劣，处于燃烧室燃气冲击和叶栅非稳态流畅作用之下，环境激振频率丰富，必须在叶片之间设计缘板阻尼器来抑制叶片的振动。 [0003] 现有技术中，成熟发动机大多采用了三棱柱形式的缘板阻尼器。阻尼器的能量消耗与正压力的大小、接触面摩擦系数以及竖直工作面的大小成正相关。传统三棱柱阻尼器当接触面摩擦系数过大时，楔形面会出现自锁，导致阻尼器无法适应叶片缘板间隙的变化而失效，且三棱柱形式阻尼器工作范围窄，难以在不同的复杂情况下稳定有效的工作，受到极大的工作限制。 [0004] 有鉴于此，特提出本发明。发明内容 [0005] 本发明的目的在于提供一种阻尼结构，解决现有技术的产品出现自锁阻尼器失效的技术问题。本案的技术方案有诸多技术有益效果，见下文介绍： [0006] 本案提供一种阻尼结构，安装在相邻叶片的缘板之间，缘板上设置有安装槽，安装槽内安装有阻尼器，所述阻尼器包括两个相交的第一面和第二面，其中： [0007] 所述第一面与所述安装槽一侧面能够以两段平面的方式接触，所述第二面始终能够与相邻叶片的缘板侧面相接触。 [0008] 所述第一面与所述安装槽一侧面能够以两段平面的方式接触，例如，在第一面上弧形凸起，弧形凸起将地面划分为两段平面，叶片在高速转动时，当离心力的过大时，摩擦力＝un，u为摩擦系数，n为作用力，(n为离心力的分力)接触面摩擦系数过大时，楔形面会出现自锁，阻尼器不动，导致阻尼器无法适应叶片缘板间隙的变化而失效。而，第一面以弧形凸起和两端面结构设置，随着离心力的作用，两段平面以弧形凸起为转轴进行反复翻转或转动，避免阻尼器出现失效或卡死的情况出现，从而发挥阻尼器减震的功能。与第一面相交的第二面能够，随着第一面上的两段面转动或翻滚，始终能够与相邻叶片的缘板侧面相接触，发挥阻尼器的减震功能，对相邻叶片进行减震。 [0009] 在一个优选或可选的实施方式中，所述第一面的两段平面的接触方式以圆弧转接的方式设置。该结构使得两端面以弧形转接部为轴进行转动，零部件的加工简单，便于制作。 [0010] 在一个优选或可选的实施方式中，所述圆弧转接角度8-12°，该角度设置为最优角度设置，最大功效的发挥阻尼器的减震功能。 [0011] 在一个优选或可选的实施方式中，所述两段平面的长度不相等。一般的，阻尼器为非对称结构，靠近重心的面长度大于非靠近重心面的长度。 [0012] 在一个优选或可选的实施方式中，所述第二面始终能够与相邻叶片的缘板侧面相始终保持全面接触，或，由部分接触面转向全面接触。 [0013] 随着一面的转动，两端面以圆弧转接部为轴转动，至少保持一端面与相邻叶片的缘板侧面相始终部分接触或全接触。 [0014] 在一个优选或可选的实施方式中，所述阻尼器还包括第三面，所述第三面分别与所述第一面和第二面相交，所述第三面用于所述阻尼器的安装限位。第三面即为增加阻尼器的使用形状，不局限于三棱面，根据实际需求，可以为四棱面或五棱面，因此，第三面包括至少两个相交面。 [0015] 在一个优选或可选的实施方式中，所述安装槽以半开槽或半封闭槽的结构设置。如，两端用以限制阻尼器，中间部分敞开，敞开部分用以对阻尼器进行配重。 [0016] 在一个优选或可选的实施方式中，所述第三面在半开槽或半封闭槽的位置处设有配重，配重用以满足所述阻尼器的重量要求。 [0017] 在一个优选或可选的实施方式中，相邻叶片的缘板间隙0-1mm。 [0018] 与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果： [0019] 所述第一面与所述安装槽一侧面能够以两段平面的方式接触，例如，在第一面上中心位置弧形凸起，弧形凸起将地面划分为两段平面，叶片在高速转动时，当离心力的过大时，摩擦力＝un，u为摩擦系数，n为作用力，(n为离心力的分力)接触面摩擦系数过大时，楔形面会出现自锁，阻尼器不动，导致阻尼器无法适应叶片缘板间隙的变化而失效。而，第一面以弧形凸起和两端面结构设置，随着离心力的作用，两段平面以弧形凸起为转轴进行反复翻转或转动，避免阻尼器出现失效或卡死的情况出现，从而发挥阻尼器减震的功能。与第一面相交的第二面能够，随着第一面上的两段面转动或翻滚，始终能够与相邻叶片的缘板侧面相接触，发挥阻尼器的减震功能，对相邻叶片进行减震。附图说明 [0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0021] 图1为本发明的阻尼结构的阻尼器安装的剖视图； [0022] 图2为本发明的阻尼结构的安装槽的剖视图； [0023] 图3为本叶片结构的主视图； [0024] 图4为本发明的阻尼结构的阻尼器未发生翻转的示意图； [0025] 图5为本发明的阻尼结构的阻尼器发生翻转的示意图； [0026] 图6为本发明的阻尼结构的阻尼器在安装槽内发生翻转的工作示意图； [0027] 图7为本发明的阻尼结构的阻尼器的配重示意图； [0028] 图8为本发明的阻尼结构的阻尼器的配重剖视图； [0029] 其中： [0030] 1、叶身；2、缘板；3、申根；4、阻尼器；5、安装槽；6、榫头；41、第一面；411第一段面；412、弧形凸起；413第二段面；42、第二面；43、第三面；a、页片；100、间隙；200、配重段。具体实施方式 [0031] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0032] 需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本发明，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。 [0033] 还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。 [0034] 另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践方面。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。 [0035] 如图1至图6所示的阻尼结构，安装在相邻叶片的缘板2之间，缘板2上设置有安装槽5(如图2所示)，安装槽5内安装有阻尼器4(如图1所示)，其中： [0036] 第一面41与安装槽5一侧面能够以两段平面方式接触，第二面42始终能够与相邻叶片的缘板2侧面相接触，第一面41与第二面42相交。 [0037] 第一面41与安装槽5一侧面能够以两段平面的方式接触，例如，在第一面41上中心位置弧形凸起412，弧形凸起412将第一面41划分为两段平面，叶片a在高速转动时，当离心力的过大时，摩擦力＝u*n，u为摩擦系数，n为作用力，(n为离心力的法向分力)，接触面摩擦系数过大时，楔形面会出现自锁，阻尼器4无法工作，导致阻尼器4无法适应叶片a的缘板2间隙100的变化而失效。而，第一面41以弧形凸起412和两段面结构设置，随着离心力的作用，两段平面以弧形凸起412为转轴进行反复翻转或转动，避免阻尼器4出现失效或卡死的情况出现，从而发挥阻尼器4减震的功能。与第一面41相交的第二面42能够，随着第一面41上的两段面转动或翻滚，始终能够与相邻叶片的缘板2侧面相接触，发挥阻尼器4的减震功能，对相邻叶片进行减震，叶片之间的间隙100的长度一般为0-1mm，间隙指两个叶片缘板之间的距离。 [0038] 叶片缘板2的间隙，首先需要选择合适的缘板间隙，以避免在所有工作条件下的磨损或锁死，包括快速反应启动状态(叶片缘板间隙最小的状态)。工作状态下缘板间隙为：lω，T＝l0-Δlblade，T+Δlblade，ω+ΔlR，ω+ΔlR，T，其中： [0039] 其中缘板设计初始间隙l0，工作状态下叶片缘板自身热变形Δlblade，T、离心转速泊松效应导致的缘板变形Δlblade，ω，轮盘质量离心力作用ΔlR，ω，以及轮盘热膨胀作用ΔlR，T，工作状态间隙可以通过冷态间隙合适选取得以保证。 [0040] 在有合适缘板2间隙100的基础上，间隙100一般距离的为0-1mm，通过阻尼器4能够在阻尼槽中小幅度翻滚使竖直工作面始终贴合，这样一方面能够使振动能量除了通过摩擦耗散外，还有一部分转化为阻尼器4翻转势能，另外一方面能够满足阻尼器4工作过程中自适应贴合，避免出现自锁，同时还能够拓宽阻尼器4的工作范围。阻尼器4需要贴合才能发挥减震的作用。 [0041] 作为本案所提供的具体实施方式，第一面41的两段平面的接触方式以圆弧转接的方式设置，例如，第一面41包括第一段面411、第二段面413和弧形凸起412。阻尼器4工作是，离心力转化为阻尼器4翻转的势能，驱动第一段面411和第二段面413以弧形凸起412为轴进行翻转，从而避免阻尼器4出现自锁的情况出现。 [0042] 需要指出的是，如图4和图5所示，本案巧妙的结构设置，将离心力用来锁死阻尼器4的力，转化为翻转力，并进行翻转做功，以消除该力，从而避免避免阻尼器4出现自锁的情况出现。并且，在第一段面411或第二段面412的翻转过程中，驱动第二面42能够与相邻叶片贴合，需要指出的是，不管第一段面411或第二段面412与安装槽5面相接触，能够带动第二面42与相邻叶片贴合，最大化发挥阻尼器4的功效，降低了叶片的震动。 [0043] 弧形凸起412或圆弧转接面的转接角度可以是8-12°，优选10°，增大第一段面或第二段面与安装槽5面的接触面积。阻尼器4的斜工作面如图6所示，采用平面与圆弧转接，平面与阻尼槽内斜面存在10°夹角。工作过程中，由于阻尼器4重心位于斜工作面压力矢量线右侧，从而实现小幅度的翻滚；达到最大翻滚时，阻尼器4的重心位于压力矢量线左侧，由此离心力分量对阻尼器4的翻滚实现了负反馈控制，使阻尼器4具备在工作范围内始终进行逆时针翻转，满足自适应贴合，另一方面，又能够避免阻尼器4在达到最大翻滚后脱离工作范围，使其稳定可靠。 [0044] 如图6所示，阻尼器的竖直工作面为主要工作面，采用尽可能大的接触面积，能够显著提高阻尼效果。工作过程中，通过离心力分量的补偿使阻尼器能够在阻尼槽中小幅度翻滚使竖直工作面始终实现贴合，从而具有自适应的工作能力。 [0045] 作为本案所提供的具体实施方式，一般的，第一面41上的两段平面的长度不相等，例如，传统三棱形状的阻尼器4，重心并非在中间位置，因此，第一段面和第二段面长度不相等能够满足阻尼器4形状的设计要求。 [0046] 作为本案所提供的具体实施方式，第二面42始终能够与相邻叶片的缘板2侧面相始终保持全面接触，或，由部分接触面转向全面接触。传统设计，当阻尼器4出现自锁的情况时，阻尼器4会出现于相邻接片不接触的情况，阻尼器4不但对自身叶片不能减震，而且也不能对相邻叶片进行减震，或是，因其他情况，并非出现自锁，导致与相邻叶片不接触，均不能发挥阻尼器4的功能。 [0047] 作为本案所提供的具体实施方式，阻尼器4还包括第三面，第三面分别与第四面和第五面相交(图中未标注)，第三面用于阻尼器4的安装限位。本案对传统三棱形状的阻尼器4做进一步的改机，可以设计成四棱形状或五棱形状或其他多棱形状的阻尼器4，因此，第三面分别与第一面41和第二面42相交，如设计成四棱形状，第四面分别与第五面和第一面41相交，且第五面与第二面42相交。 [0048] 作为本案所提供的具体实施方式，安装槽5以半开槽或半封闭槽的结构设置。 [0049] 作为本案所提供的具体实施方式，如图7和图8所示，第三面43在半开槽或半封闭槽的位置处设有配重，配重用以满足阻尼器4的重量要求，如在配重段200上进行配重，采用配重形式不仅能够在不增加阻尼槽尺寸的基础上增加竖直工作面大小，也能增加阻尼器4质量，提升阻尼效果。 [0050] 本案的阻尼器在使用时，只需要和常规阻尼器一样在装配叶片时安装在阻尼槽中即可，在工作过程中阻尼器即可稳定可靠工作。 [0051] 以上对本发明所提供的阻尼结构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明创造原理的前提下，还可以对发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入发明权利要求的保护范围。