[实用新型]一种轮盘

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种轮盘以及与其结构相应的一种叶片。

背景技术

80年代，涡轮风扇发动机的风扇叶片的结构特点主要是窄弦、带凸肩的实心结构。由于实心风扇叶片重量大，凸肩的存在导致气动效率和流量的降低。因此，带凸肩的实心风扇叶片不适应更大推力发动机对风扇叶片的性能要求。随着技术的发展，窄弦风扇叶片逐渐被宽弦风扇叶片取代。与带凸肩的窄弦风扇叶片相比，宽弦风扇叶片具有以下特点：

1、使风扇和压气机气动力学特性得到改善，流量增加，效率提高；

2、增加弦长，使得抗外物损伤、抗疲劳特性和失速裕度都得到提高；

3、减少了风扇和压气机零件数，生产和制造成本因而降低。

由于宽弦风扇叶片的弦长较长，而在轴向燕尾形榫槽中，轮盘上形成榫槽的凸肩部分必须将位于叶片叶根的榫接部分包容住。由于榫接部分的型面是圆弧形的，要能将榫接部分的型面全部包住，凸肩部分的端面的平行四边形就比较大。这样，在轮盘装的叶片数会受到限制。如果叶片数不能变，只能将轮缘外径加大。为了克服这个问题，罗罗公司在RB211-535E4等发动机上，采用了弧形燕尾形榫接部分，即榫接部分的外形基本呈圆弧形，相应地轮盘上的燕尾形榫槽也呈圆弧形。如图1-图2所示，就公开了上述的具有圆弧形榫槽102的轮盘100的结构(并未示出与其配合的榫接部分)。采用这种榫接部分-榫槽的结构后，轮盘轮缘直径可以较小，风扇的轮毂比可以较大。在相同空气流量下，风扇直径可以稍小些。

实用新型内容

为此，本实用新型提供了一种轮盘，所述轮盘具有轴向并周向延伸的外表面，在所述外表面上形成有在周向上间隔开并在轴向上延伸的多个榫槽，所述多个榫槽的每一个为螺旋槽。

优选地，所述螺旋槽的轨迹线由方程x2+y2＝r2和z＝k×[2π+arctan(y/x)]来限定，其中r为螺旋半径，k×2π为螺距。

具体地，所述轮盘为定子轮盘或转子轮盘。

更具体地，所述转子轮盘为风扇叶片轮盘。

本实用新型还提供了一种叶片，其具有翼型主体部分、榫接部分以及位于翼型主体部分和榫接部分之间的平台，所述翼型主体部分具有前缘、后缘以及在前缘和后缘之间延伸的吸力面和压力面，其特征在于，所述榫接部分具有和如上所述的轮盘的多个榫槽的任一个互补的形状。

这种结构相对于常规的榫接部分和榫槽的配合形式而言具有以下优点：

1、与圆弧榫槽结构相对比，由于螺旋榫槽的左右深度更均匀，所以应力分布更为均匀；

2、由于叶片的榫接部分以及轮盘的螺旋榫槽的走势均与叶型相对应，且可以通过调节螺旋线的螺距值与叶片的榫接部分的叶型进行匹配，所以更有利于伸根段过渡，且不会使气动叶型受到限制；

3、相比其他结构形式，在叶片的榫接部分的宽度一样的情况下轮盘的直径最小，从而有利于重量控制。

附图说明

为了解释本实用新型，将在下文中参考附图描述其示例性实施方式，附图中：

图1示意性地示出了现有技术的圆弧榫轮盘；

图2示意性地示出了图1的圆弧榫轮盘的圆弧榫槽；

图3示意性地示出了本实用新型的榫头；

图4示意性地示出了本实用新型的榫头的螺旋线；

图5示意性地示出了本实用新型的榫头的局部放大图；

图6示意性地示出了具有如图3所示的榫头的风扇转子。

不同图中的相似特征由相似的附图标记指示。

具体实施方式

如图3、图5所示，在本实用新型的较佳的实施方式中，公开了一种涡轮风扇发动机的风扇的轮盘200，该轮盘200具有轴向并周向延伸的外表面202，在该外表面202上形成有在周向上间隔开并在轴向上延伸的多个榫槽204，其中，该榫槽204的形状大致呈螺旋结构，可以将这种榫槽204称之为螺旋槽。具体地，图4示出了形成上述较佳实施方式的螺旋形榫槽204的轨迹线206，其在X、Y、Z三坐标系中可以通过如下公式被限定：

x²+y²＝r²

z＝k×[2π+arctan(y/x)]

在上述公式中，其中：

r为螺旋半径；

k×2π为螺距，及每旋转一周在z轴上的移动距离；

而且，k与r均为常数。