[发明专利]涡轮组件、榫接结构及其制备方法

说明书

本公开提供涡轮组件、榫接结构及榫接结构的制备方法。该榫接结构用于连接涡轮组件的叶片和轮盘，该榫接结构包括多个榫齿对，每个榫齿对包括榫槽榫齿与榫头榫齿。该制备方法包括：提供榫槽和榫头；以各榫齿对具有相同的疲劳寿命为约束条件，并根据各榫齿对承受的振动应力和叶片承受的离心力确定榫槽榫齿的齿距与榫头榫齿的齿距；根据榫槽榫齿的齿距在榫槽上形成榫槽榫齿，根据榫头榫齿的齿距在榫头上形成榫头榫齿；以及将榫头嵌入榫槽，使榫槽榫齿与榫头榫齿配合，以形成榫接结构。本公开能够使榫接结构的各榫齿对的疲劳寿命趋于一致。

技术领域

本公开涉及发动机技术领域，尤其涉及涡轮组件、榫接结构及榫接结构的制备方法。

背景技术

作为航空发动机的重要部件，涡轮组件通过将流动工质的能量转换为机械功，能够极大地提高航空发动机的性能。

涡轮组件主要包括通过榫接结构连接的叶片和轮盘。该榫接结构包括榫头和榫槽。该榫头和榫槽均具有多个榫齿，使榫头嵌入榫槽，并使榫槽榫齿与榫头榫齿配合以形成多个榫齿对。该多个榫齿对可以使叶片和轮盘能够牢固地连接。然而，在涡轮组件的工作过程中，榫接结构的各榫齿对的疲劳寿命相差较大。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此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

本公开的目的在于提供涡轮组件、榫接结构及榫接结构的制备方法，能够使榫接结构的各榫齿对的疲劳寿命趋于一致。

根据本公开的一个方面，提供一种榫接结构的制备方法。所述榫接结构用于连接涡轮组件的叶片和轮盘，所述榫接结构包括多个榫齿对，每个所述榫齿对包括榫槽榫齿与榫头榫齿。所述榫接结构的制备方法包括：提供榫槽和榫头；以各所述榫齿对具有相同的疲劳寿命为约束条件，并根据各所述榫齿对承受的振动应力和所述叶片承受的离心力确定所述榫槽榫齿的齿距与所述榫头榫齿的齿距；根据所述榫槽榫齿的齿距在所述榫槽上形成所述榫槽榫齿，根据所述榫头榫齿的齿距在所述榫头上形成所述榫头榫齿；以及将所述榫头嵌入所述榫槽，使所述榫槽榫齿与所述榫头榫齿配合，以形成所述榫接结构。

在本公开的一种示例性实施例中，所述根据各所述榫齿对承受的振动应力和所述叶片承受的离心力确定所述榫槽榫齿的齿距与所述榫头榫齿的齿距包括：以各所述榫齿对具有相同的疲劳寿命为约束条件，并根据各所述榫齿对承受的振动应力和所述叶片承受的离心力确定各所述榫齿对承受的目标挤压应力；根据各所述榫齿对承受的目标挤压应力确定所述榫槽榫齿的齿距与所述榫头榫齿的齿距。

在本公开的一种示例性实施例中，所述确定各所述榫齿对承受的目标挤压应力包括：建立迭代方程组：

其中，S_tot为所述叶片承受的离心力，S_i为第i个所述榫齿对承受的目标挤压应力，SV_i为第i个所述榫齿对承受的振动应力，Sa_i为第i个所述榫齿对承受的目标挤压应力和振动应力的等效力，在各所述榫齿对具有相同的疲劳寿命时，各所述榫齿对承受的等效力相同，S_u为所述榫接结构的材料的屈服强度，其中，n为大于或等于2的整数；以目标挤压应力S_i为变量进行迭代运算以确定各所述榫齿对承受的目标挤压应力S_i。

在本公开的一种示例性实施例中，所述根据各所述榫齿对承受的目标挤压应力确定的所述榫槽榫齿的齿距与所述榫头榫齿的齿距的比值大于1且不为整数。

在本公开的一种示例性实施例中，所述榫槽榫齿的齿距与所述榫头榫齿的齿距的比值大于1且小于2。

在本公开的一种示例性实施例中，所述榫接结构的材料为铁基合金、镍基合金或钴基合金。