[发明专利]一种航空发动机涡轮盘表面完整性要求的确定方法

说明书

本发明属于航空领域，提出了一种航空发动机涡轮盘表面完整性要求的确定方法。本发明采用模拟件的方法进行试验验证，以确定不同结构特征部位的喷丸强度及喷丸覆盖率要求。目前未检索到国内外有关航空发动机涡轮盘表面完整性要求确定方法的文献。结合结构特征及工艺能力，对于强度计算结果中应力较小的部位可适当放低粗糙度要求，对于应力较大的部位，应提高粗糙度要求；考虑实际工艺能力，给出合理的粗糙度要求。该方法结合涡轮盘仿真计算及特征模拟件试验结果，方便易操作。本方法对于压气机及风扇盘同样适用。

技术领域

本发明属于航空领域，提出了一种航空发动机涡轮盘表面完整性要求的确定方法。

背景技术

航空发动机涡轮盘寿命决定着整个发动机寿命，其在正常工作过程中的破坏形式主要以低循环疲劳为主，而失效部位表面完整性对轮盘低循环疲劳寿命影响巨大，因此一套科学可行的涡轮盘各部位表面完整性要求的确定方法十分重要。

航空发动机涡轮盘的低循环寿命与该轮盘的材料特性及其在工作状态下的环境、应力水平、结构特征、表面粗糙度、喷丸强度、喷丸覆盖率等相关，因此在提出涡轮盘表面完整性要求时应考虑涡轮盘实际工作环境及工作状态下应力分布情况，以确定需提出表面完整性要求的部位，其次表面完整性的要求应结合应力分布情况及加工工艺能力确定该部位粗糙度要求。同时考虑到对于涡轮盘不同结构特征部位，喷丸强度及喷丸覆盖率并不一定是越大越好，目前行业内缺乏喷丸强度及喷丸覆盖率与不同结构特征部位寿命的关系的定量研究，因此在表面完整性要求中需进行试验确定喷丸强度及喷丸覆盖率的具体要求。

发明内容

发明目的：一种航空发动机涡轮盘表面完整性要求的确定方法，以满足航空发动机涡轮盘设计过程中寿命薄弱部位表面完整性要求。

考虑到采用轮盘进行试验成本高，不具备操作意义，因此本发明采用模拟件的方法进行试验验证，以确定不同结构特征部位的喷丸强度及喷丸覆盖率要求。目前未检索到国内外有关航空发动机涡轮盘表面完整性要求确定方法的文献。

技术方案：一种航空发动机涡轮盘表面完整性要求的确定方法，步骤如下：

步骤1、仿真计算航空发动机涡轮盘各部位强度，得到涡轮盘各部位应力分布情况，进而依据应力分布情况提出需进行喷丸强化的部位；

步骤2、对于需进行喷丸强化的部位，结合应力计算结果与该部位结构特征、工艺能力提出该部位表面粗糙度要求；

步骤3、设计各部位模拟件，在温度相同的情况下，保证模拟件加载后主应力梯度与轮盘工作状态主应力梯度一致，同时模拟件粗糙度应与涡轮盘粗糙度相同；

步骤4、对同一部位模拟件，分别设置不同喷丸强度及喷丸覆盖率的喷丸处理，并进行分组，每组应不少于三个子样，完成后分组进行疲劳试验，分别记录疲劳寿命；

步骤5、根据试验结果，结合涡轮盘使用工况及工艺能力，确定涡轮盘结构特征部位表面完整性要求，包括粗糙度、喷丸强度及喷丸覆盖率；

所述喷丸覆盖率为50％-300％；与实际工艺覆盖率相符，能保证轮盘各部位强化时顺利实施。

所述喷丸强度为0.24-0.45N。

所述主应力梯度一致应保证在三维尺度内最大主应力梯度一致。

所述步骤1中应力分布为弹性计算结果。

所述步骤1中需进行喷丸强化的部位应包含平均应力较高的部位及应力集中处峰值应力较高的部位。

结合结构特征及工艺能力，对于强度计算结果中应力较小的部位可适当放低粗糙度要求。

所述模拟件的大小和尺度应与轮盘被模拟部位大小和尺度相同。

有益技术效果：