一种降低叶片高周疲劳试验件频率的配重块连接结构

摘要

本发明属于发动机试验技术领域，特别是涉及一种降低叶片高周疲劳试验件频率的配重块连接结构。一种降低叶片高周疲劳试验件频率的配重块连接结构，其特征是，本结构由螺栓（1）、叶片试验件（2）、螺母（3）、叶盆面配重块（4）、叶背面配重块（5）及锁片（6）组成，其中，叶盆面配重块（4）、叶背面配重块（5）通过螺栓（1）和螺母（3）与叶片试验件（2）相连，锁片（6）位于配重块与螺母、螺栓头之间，装配时锁片要与配重块和螺母、螺栓头分别锁紧。本发明可以大幅降低叶片固有频率，从而保证叶片的高周疲劳试验得以顺利实施。本发明尤其适用于叶片频率高，配重质量大的叶片。通过将螺栓连接两个配重块来降低叶片固有频率，既避免了粘接法连接强度过低的问题，又避免了焊接对叶片造成的缺陷问题。

说明书

技术领域

本发明属于发动机试验技术领域，特别是涉及一种降低叶片高周疲劳试验件频率的配重块连接结构。 

背景技术

对航空发动机叶片的高周疲劳试验多在振动台上进行，而在振动台上对高频叶片进行高周疲劳试验首先要解决的问题就是叶片降频问题。通常，降低叶片频率方法有两种：一种方法通过去掉叶片叶根部分的材料来实现降频；另一种方法通过在靠近叶片叶尖位置处加配重来实现降频。去除材料方法不但会改变叶片本身的结构影响试验效果，对于高频叶片（去除较多材料）还涉及加工困难的问题。目前，对叶片降频多采用加配重方法。先前的加配重方法通常是将配重粘接或焊接在叶尖附近。但是，两种方法都存在无法避免的问题，粘接法的连接牢固度较低，一般只适用于低激振力叶片，且对粘接剂和粘接面质量要求较高；焊接法虽然连接牢固度，但焊接时产生的高温会破坏焊接处的晶相组织从而产生无法预料的缺陷，此外，焊接工艺、焊接位置选取、焊缝大小等都会对试验结果产生影响。 

发明内容

本发明要解决的技术问题： 

本发明创造通过在高频叶片上装配螺栓连接的配重块，使得叶片固有频率大幅降低，从而保证高频叶片在振动台上的高周疲劳试验得以顺利实施。本发明针对高频叶片的降频提出了新的结构解决方案，为推动我院各型发动机叶片的高周疲劳试验提供了行之有效的技术解决途径。 

本发明的技术方案： 

一种降低叶片高周疲劳试验件频率的配重块连接结构，本结构由螺栓1、叶片试验件2、螺母3、叶盆面配重块4、叶背面配重块5及锁片6组成，其中，叶盆面配重块4、叶背面配重块5通过螺栓1和螺母3与叶片试验件2相连，锁片6位于配重块与螺母、螺栓头之间，装配时锁片要与配重块和螺母、螺栓头分别锁紧。 

叶盆面配重块4和叶背面配重块5质量一致。 

配重块与叶身接触面轮廓边K的设计与相应位置处的叶型设计一致。 

叶盆面配重块4和叶背面配重块5与螺母、螺栓头的配合面加工成平面。 

螺栓1与叶片试验件2、配重块4和5配合处为光杆，其长度不小于配重块与叶片厚度之和。螺母3的拧紧力矩应达到上限值。 

在加配重块和叶身接触面之间添加厚度为0.1mm的铜垫片。 

螺栓1和叶片试验件2、叶盆面配重块4和叶背面配重块5开孔采用过盈配合。 

将叶片试验件2夹持面加工成平行面，加工时应保证夹持面的平行度。 

本发明的有益效果： 

本发明可以大幅降低叶片固有频率，从而保证叶片的高周疲劳试验得以顺利实施。本发明尤其适用于叶片频率高，配重质量大的叶片。通过将螺栓连接两个配重块来降低叶片固有频率，既避免了粘接法连接强度过低的问题，又避免了焊接对叶片造成的缺陷问题。 

附图说明

图1一种降低叶片高周疲劳试验件频率的螺栓连接结构示意图，其中，1-螺栓；2-叶片试验件；3-螺母；4-叶盆面配重块；5-叶背面配重块；6-锁片 

具体实施方式

本发明通过在叶片试验件的叶身中上部装配螺栓连接的配重块，达到大幅降低叶片固有频率的目的。本发明的结构示意如图1所示。 

本发明的结构由螺栓1、叶片试验件2、螺母3、叶盆面配重块4、叶背面配重块5及锁片6组成。叶盆面配重块4、叶背面配重块5通过螺栓1与叶片试验件2相连，用螺母3拧紧连接件。锁片6位于配重块与螺母、螺栓头之间，装配时锁片要与配重块和螺母、螺栓头分别锁紧，防止振动时螺栓和配重块之间发生松动。 

螺栓1的结构示意图如图1所示，在对螺栓1的设计进行设计时，将螺栓1与叶片试验件2、配重块4和5配合处设计为光杆，其长度不小于配重块与叶片厚度之和；将螺栓1与螺母3连接处加工成与螺母3相匹配的螺纹。螺栓1和螺母3在材料选取时考虑高强度的航空材料。螺母3的拧紧力矩应达到上限值。螺栓1和叶片试验件2开孔采用过盈配合。 

叶盆面配重块4和叶背面配重块5结构设计时，保证两配重块质量接近。配重块与叶身接触面轮廓边K的设计参考相应位置处的叶型设计，在沿径向划分截面，给出轮廓边K各截面径向高度及轮廓曲线数据。配重块加工完成后，需要将配重块与叶身接触面进行一对一修配，并在加配重块和叶身接触面之间添加厚度为0.1mm的铜垫片。叶盆面配重块4、叶背面配重块5与螺栓1为过盈配合。将叶盆面配重块4与螺母3配合、叶背面配重块5与螺栓1配合面加工成平面。将叶片试验件2夹持面加工成平行面，加工时应保证夹持面的平行度。 

本发明通过螺栓将配重块连接在叶身上，从而达到大幅降低了叶片固有频率。该结构具有创新性，结构设计时综合考虑了配重块设计问题、配重块与叶片的配合问题，螺栓设计问题以及螺栓与叶片、配重块的配合问题等诸多问题。目前，该发明已应用于发动机高压涡轮转子叶片的高周疲劳强度试验，试验证明该设计方案是可行的。