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隨著現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比的不斷增大，渦輪盤(pán)的工作溫度和轉(zhuǎn)速也不斷提高，從而使其設(shè)計(jì)向著耐高溫和高強(qiáng)度、低質(zhì)量的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的渦輪盤(pán)結(jié)構(gòu)很難滿足未來(lái)先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)要求，因此，需開(kāi)發(fā)先進(jìn)的渦輪盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)。美國(guó)PW公司在IHPTET計(jì)劃ATEGG分計(jì)劃第III階段的XTC67/1驗(yàn)證機(jī)上，對(duì)雙輻板渦輪盤(pán)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，與傳統(tǒng)的渦輪盤(pán)結(jié)構(gòu)相比，雙輻板渦輪盤(pán)質(zhì)量減輕了I7%，轉(zhuǎn)速提高了9%。
本研究對(duì)雙輻板渦輪盤(pán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工工藝和技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了介紹，并應(yīng)用ANSYS有限元軟件對(duì)傳統(tǒng)渦輪盤(pán)和雙輻板渦輪盤(pán)的強(qiáng)度分析進(jìn)行了對(duì)比。雙輻板渦輪盤(pán)結(jié)構(gòu)分析 雙輻板渦輪盤(pán)是由2個(gè)對(duì)稱半盤(pán)零件焊接成的中空雙輻板結(jié)構(gòu)，具有減輕質(zhì)量和提高AIVz值等優(yōu)勢(shì)。
在內(nèi)孔進(jìn)氣冷卻葉片方案中，具有滑出的小舌，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)從圖中可見(jiàn)，雙輻板渦輪盤(pán)與傳統(tǒng)渦輪盤(pán)有很大差異，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有2大優(yōu)點(diǎn)。
1)在渦輪部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以利用雙輻板渦輪盤(pán)中的空腔形成冷卻氣體通道，一方面利用高壓氣對(duì)渦輪工作葉片進(jìn)行冷卻，另一方面可以讓高壓氣充分冷卻盤(pán)體，使渦輪盤(pán)在相對(duì)較低的溫度下工作，有利于提高盤(pán)的強(qiáng)度和壽命或利于減重設(shè)計(jì)。
2)在傳統(tǒng)渦輪結(jié)構(gòu)中，高壓渦輪盤(pán)和盤(pán)前封嚴(yán)盤(pán)之間形成冷氣通道，高壓氣流經(jīng)此通道來(lái)冷卻葉片和渦輪盤(pán)，其結(jié)構(gòu)如圖所示。而在雙輻板渦輪結(jié)構(gòu)中，高壓氣可以從盤(pán)心流經(jīng)盤(pán)體并冷卻工作葉片，從而可以根據(jù)渦輪工作狀態(tài)和葉片氣動(dòng)力狀態(tài)，采用無(wú)螺栓擋板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法將渦輪盤(pán)前、后封嚴(yán)盤(pán)設(shè)計(jì)成無(wú)螺栓擋板結(jié)構(gòu)形式，不僅可以減輕整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，而且能提高發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性。
在加工過(guò)程中，首先加工出2個(gè)對(duì)稱的半盤(pán)結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)熱等靜壓或者摩擦焊等方式將2個(gè)半盤(pán)粘合在一起，利用機(jī)械加工等方式完成盤(pán)的最后成形。在加工過(guò)程中需要解決以下關(guān)鍵問(wèn)題：
1)保證2個(gè)半盤(pán)之間具有足夠的連接強(qiáng)度，避免雙輻板渦輪盤(pán)在工作中分開(kāi)；
2)保證2個(gè)半盤(pán)之間的同心度，避免不同心帶來(lái)附加應(yīng)力，影響渦輪正常工作；
3)處理好輪盤(pán)焊接后結(jié)合部位產(chǎn)生的飛邊，尤其是冷氣通道內(nèi)部的飛邊。
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