涡轮盘

摘要： 针对空间核动力航天器涡轮盘表面温度过高和温度梯度较大的情况,提出了一种预旋涡轮盘冷却结构。采用数值模拟的方法对比分析了有无预旋2种冷却结构下的涡轮盘表面换热特性,研究了旋转雷诺数对换热效果的影响。计算结果表明:与无预旋结构相比,预旋结构可以有效地提高氦氙冷却气流与涡轮盘的对流换热系数,降低其表面最高温度和温度梯度,最高温降可达63.1 K。随着旋转雷诺数增大,涡轮盘表面最高温度降低,轮盘表面平均换热系数增大,采用预旋结构的表面平均换热系数比无预旋结构增大13.4%。

摘要： 基于ABAQUS对某型航空发动机涡轮盘的强度进行了分析。通过加载离心力载荷和温度载荷,对该型涡轮盘进行了应力计算,完成了强度分析,为后续涡轮盘低循环疲劳寿命实验分析奠定了一定的基础。

摘要： 涡轮盘是烟气轮机的核心零件。针对影响涡轮盘榫槽工作面接触精度的波纹问题,进行了原因分析,并提出预防波纹问题产生的改善措施。所进行的分析与改善有助于改善和提高烟气轮机涡轮盘的加工质量。

摘要： 针对某航空发动机在工作过程中发生的涡轮盘轮缘凸块局部异常塑性变形故障,对故障涡轮盘进行失效分析。在此基础上,通过开展无应力及附加应力的加热模拟试验,总结了GH4169合金组织中δ相的3种析出形貌,以及加热温度、时间、应力3种因素对δ相析出的影响规律。通过对比硬度测试及温色试验结果,明确了GH4169合金试样在700°C以下组织和硬度无明显变化,但颜色变化明显;在700°C以上,随着δ相析出量的增加其硬度不断减小,而颜色却几乎无变化。结果表明:故障涡轮盘轮缘凸块部位的塑性变形是由于发动机工作过程中超温引起的,故障部位的实际工况达到了约750°C、100 h左右的超温。落实改善涡轮盘轮缘的冷却环境、提高涡轮部件加工及装配精度的改进措施后,涡轮盘通过了首翻期加速模拟、经起飞状态摸底和适航状态长时试车验证,无类似故障再次发生。

摘要： 针对部分进气涡轮盘所受气流力在周向分布的严重不均匀易造成动叶片疲劳破坏的问题,从部分进气气流力特征和叶片振动响应两个方面进行了研究。根据已有数值模拟和实验结果给出了部分进气模式下考虑Kick效应的叶片所受气流力的分布曲线,采用快速傅里叶变换方法(FFT)分析了气流力的频谱特征,研究了转速和进气度等因素对气流力的频域特性的影响;采用有限元方法对某火箭发动机部分进气涡轮盘进行了瞬态振动响应分析,对比气流力的频谱特征,研究了叶片振动响应的特性。结果表明:在部分进气模式下,高转速涡轮盘叶片所受气流激励可以视为脉冲激励,存在多阶谐波分量;高转速或小进气度都会使得气流力的高阶谐波分量的幅值较大,使得涡轮盘叶片发生高倍频的共振或幅值较大的强迫振动,区别于全周进气的涡轮盘只需避开前6倍频气流力可能引起的共振,部分进气时还需考虑更高倍频气流力的影响。

摘要： 榫槽是航空发动机涡轮盘零件上重要的结构特征,涡轮盘通过榫槽与叶片连接,因此榫槽的轮廓精度和表面质量直接影响涡轮盘组件的性能和可靠性。通常制造涡轮盘的材料性能优异,但加工性能极差。利用电镀CBN成形砂轮对FGH96涡轮盘榫槽进行精密磨削加工试验研究,结果表明,采用600#电镀CBN成形砂轮,在转速n=48000 r/min、磨削深度ap=0.002 mm、进给速度vf=100 mm/min的条件下,可以实现FGH96涡轮榫槽的精密磨削加工,加工后榫槽整体轮廓尺寸和表面粗糙度均满足设计要求。同时,在完成4个涡轮盘榫槽的磨削加工后,砂轮仍具有较好的磨削能力。研究结果充分验证了电镀CBN成形砂轮可以实现FGH96涡轮盘榫槽的精密磨削加工,为FGH96涡轮盘榫槽的精密加工提供了一种新的工艺方法。

摘要： 针对涡轮盘微观组织精确调控需求,通过有限元法研究应变速率突增条件下微观组织的演变规律及其调控策略。首先在有限元软件中建立典型涡轮盘材料GH4169合金的应力应变模型、动态再结晶模型以及亚动态再结晶模型,然后分别模拟了圆柱试样的热压缩过程以及涡轮盘单道次和多道次模锻过程。研究结果表明,应变速率突增后,临界应变突增,动态再结晶速度有所减缓。有限元法在微观组织模拟方面尚存不足,无法全面地描述应变速率突增条件下的微观组织演变。涡轮盘轮芯区域更容易达到目标晶粒组织要求,单道次模锻成形中应注意避免关键点处出现应变速率突增,多道次模锻成形有助于提高模锻结束时的再结晶程度。

摘要： 根据涡轮叶片的温度测试需求,在涡轮盘表面分别使用铣削加工和激光增材制造技术构造热电偶埋设凹槽,通过有限元方法对设计结构在最大转速下的静强度进行了仿真计算,分析了“铣削法”和“增材法”构造凹槽后涡轮盘的变形并和Von-Mises应力分布规律进行对比,结果表明,“增材法”结构的应力分布更加均匀,为空心薄壁结构涡轮盘的热电偶改装提供了依据。

摘要： 某重型燃气轮机第一级转子采用电子束焊接方式将吊挂盘、鼓筒及第一级涡轮盘连接成整体。但是由于结构的局限性,在零件焊接成整体后,无法通过机械加工或其它方式消除因焊接引起的涡轮盘辐板的翘曲变形,给燃机的安全稳定运行带来隐患。本文通过有限元分析软件Ansys对焊接变形前、后的轮盘强度进行了计算与校核。另外,为了消除焊接变形带来的负面影响,对轮盘结构进行了优化设计,将焊接结构改为螺栓连接结构,对改进后的螺栓连接结构进行了强度校核和传扭可靠性分析。分析表明本文的优化设计方案合理,可以代替原来的焊接结构。

摘要： 涡轮盘结构模态特性及振动安全性是对其进行动力学设计的基础.首先,在模态试验的基础上,建立了准确的涡轮盘结构动力学模型;其次,开展多物理场作用下涡轮盘结构模态分析,研究轮盘工作时温度场、应力场及其耦合效应对模态特性的影响规律;最后,对轮盘振动安全性进行评价,给出其振动安全裕度.研究表明,离心力的旋转"刚化"作用使得模态频率升高,温度效应引起结构刚度减小使得频率降低,气动力引起结构"软化"使得频率下降;在力热综合作用下,对前6阶模态频率影响程度的大小顺序依次是转速、与温度相关的弹性模量、热应力及气动力,且气动力的影响可以忽略不计;力热载荷影响模态频率,但不影响模态振型;涡轮燃气激励起轮盘结构低阶节径模态行波耦合共振的可能性较小.

摘要： 针对涡轮盘检测需求提出一种机械手超声自动检测新方法.该方法具备较强的柔性,能够更好地满足涡轮盘检测需求,是一种新型产品检测方向,代表了未来检测技术的发展趋势.

摘要： 针对涡轮盘的特殊结构进行荧光渗透检验时,封严篦齿和燕尾型榫齿易出现细微裂纹,本文通过对涡轮盘零件荧光渗透检验过程中的检验难点、关键过程控制及检验中应注意的细节进行论述,达到经验传承及提高荧光渗透检验质量的目的.

摘要： 四级涡轮盘是航空发动机上的关键零件,它的材料为GH4169高温合金其硬度高、强度大、韧性大,加工时抵抗塑性变形能力强,表面易产生硬化层,刀具极易磨损,加上其结构形状复杂,壁薄,内外表面转接圆弧多,造成了该零件的加工难度大,变形量大、严重影响了产品的质量和研制进度.如何能控制其变形,保证产品质量已成为当务之急.通过选用先进的数控设备，优化加工工艺，从工艺路线、刀具选择、切削用量、数控走刀路线、程序编制等诸多方面进行分析、研究。从而确定出合理的适合薄壁四级涡轮盘加工的工艺及其合格的零件。确定四级涡轮盘的工艺路线：毛料图表→车超声波第一面→车超声波第二面→超声波检查→粗车第一面→粗车第二面→细车基准→细车第一面→细车第二面→洗涤→腐蚀检查→消除应力热处理→磨端面→精车基准→精车第一面→精车第二面→电解标印→镗定位孔→加工拉床调整试件→车投影试件→拉投影试件→检查投影试件→拉榫槽→标印榫槽序列号→榫槽及两边倒圆抛光→铣第一面花边→去毛刺→铣第二面花边→去毛刺→镗第一面孔→镗第二面孔→孔边倒角→孔边去毛刺并抛光→洗涤→荧光检查→洗涤→中间检验→喷丸→喷丸后磨加工修复→喷丸后车加工修复→静平衡→去除不平衡量→洗涤→荧光检查→洗涤→最终检验→包装入库。

摘要： 某航空发动机涡轮盘材料为难加工高温合金GH4169,其强度高,硬度高,韧性和延伸率大,导热性差,加工面的加工硬化现象严重,因而其切削性能很差,加工工艺性差.零件本身结构上的特点是,辐板较其它涡轮盘更薄,刚性差,易变形;其内型腔里大外小,敞开性差,直径尺寸大、转接圆弧多,加工比较困难;半精加工余量大、型腔复杂,腐蚀检查对表面质量要求高;铣加工槽型复杂,位置精度高,加工压力较大.零件在加工过程中产生的变形非常严重,加工难度大,系典型的薄壁涡轮盘件.本课题拟通过制定合理的工艺路线,正确选用机夹刀具,进行加工试验及刀具试切,完成零件的首件研制及全年交付任务,并提高盘类件的制造技术水平.其流程为：毛料→车超声波检验面(Ⅰ)→车超声波检验面(Ⅱ)清洗→超声波检验→清洗→粗车第一面→粗车第二面→稳定处理→细车基准→细车第一面→细车第二面→腐蚀检查→清洗→稳定处理→精车基准面→精车前去余量→精车第一面→精车第二面→精车耳槽→电解标印→钻铰孔38-Φ10、铣圆弧槽→铣另→侧弧槽→加工40-Φ2孔→孔边抛光→去毛刺→加工投影检查试件→加工机床调整试件→拉投影试件→投影检查试件→拉榫槽→榫槽尖边倒圆抛光→抛光型面→清洗→荧光检验→清洗→中间检验→喷丸→喷丸后磨加工修复→去毛刺→喷丸后车加工修复→修复加工后检验→清洗→静平衡→铣加工→电解标印→清洗→荧光检验→清洗→最终检验→包装入库。

摘要： 某航空发动机涡轮盘为大直径薄壁双翼结构,其整体结构复杂、壁薄、敞开性差、易产生变形,尺寸精度、位置精度要求高,加工难度大.涡轮盘的材料为GH4169,属于镍基高温合金,材料强度高,硬度高,韧性和延伸率大,导热性差,加工面的加工硬化现象严重,因而其切削性能很差,加工工艺性差.本文以四级涡轮盘为载体,针对涡轮盘的结构特点和材料特性,结合现场实际情况,对其进行了深入分析、研究,制定了合理的工艺路线及数控加工方案,针对复杂型腔的车削加工定制了专用机夹刀具.通过现场对零件的跟产调整工艺流程,在首件研制过程中不断摸索工艺参数,收集第一手资料对其加工参数不断总结,在完成首件加工后对其工艺规程进行优化,将成功的经验推广到类似零件的加工中去,以提高盘类零件的制造技术水平.

摘要： 航空发动机涡轮盘榫槽齿距尺寸偏差是榫齿齿形单项测量项目之一,榫齿齿距尺寸准确度直接影响M尺寸、相邻滚棒尺寸.本文介绍了投影测量法、三坐标测量法、光纤测量法3种齿距测量方法的测量过程和结果的分析,论述了3种测量方案的特点和适用范围.

摘要： 发动机低压涡轮盘存在超差现象,为了分析超差尺寸对于低压涡轮盘应力分布情况及强度的影响,应用有限元商业软件对发动机低压涡轮盘超差结构和设计结构进行了计算分析,得到了两种结构轮盘在工况下的应力分布情况,在计算中考虑了温度应力和材料热性能的影响,并将两种结构的计算结果进行了比较分析和强度校核,给出了相关结论.

摘要： 涡轮盘作为航空发动机的关键件之一，承受着高的离心载荷、热载荷、气动载荷、振动载荷和环境介质的腐蚀氧化作用，工作环境十分恶劣，对目前国内外传统、常见的涡轮盘寿命预测方法进行了介绍,分析了不同模型的优缺点,针对粉末高温合金的夹杂概率特性,指出目前已有的寿命预测模型不能直接应用于粉末高温合金涡轮盘.重点介绍了夹杂对低周疲劳寿命的影响规律、影响机制以及粉末高温合金寿命预测方法的研究进展,包括寿命预测过程中夹杂的处理方法、萌生寿命和扩展寿命预测现状,并指出应加强夹杂致疲劳开裂机制、夹杂定量表征、小裂纹和长裂纹扩展规律、夹杂/基体界面强度以及裂纹萌生寿命预测方面的研究,最后简单介绍了作者关于粉末高温合金萌生寿命预测方法的研究情况和思考.

摘要： 以大栅距带叶冠涡轮盘电火花加工电极设计为例,分析了数控电火花加工的电极设计思路与方法,在原有电极的设计方法上，又提出了一种新的直线轴减厚设计方法和电极轨迹简化搜索方法，经实际验证，采用新方法设计的电极，同时利用简化方法编制的加工轨迹代码进行产品加工，加工后的零件叶片尺寸完全满足图纸设计要求。对于其它结构大栅距带叶冠涡轮盘，本文所述方法具有通用性，可以实现快速电极设计与加工轨迹搜索，大大缩短了电极工艺设计时间。

摘要： 研究了应力对超声纵波、横波和临界折射纵波传播速度的影响,并分别采用临界纵波、横波和纵波对铝合金薄板及小型锻件、高温合金涡轮盘及铝合金预拉伸板的残余应力进行了分析.结果表明:声速能反映声传播路径上各点在超声波造成的质点振动方向上的应力分量;铝合金薄板残余应力两面相反;铝合金小锻件采用高水温固溶后残余应力降低;涡轮盘去应力退火后横波双折射系数降低反映出其全厚度残余应力的下降;铝合金预拉伸板淬火后测得的应力分布与其冷却梯度一致,并与中子衍射测量应力结果类似.

摘要： 本发明提出一种粉末涡轮盘坯的成形方法及粉末涡轮盘坯。粉末涡轮盘坯的成形方法包含以下步骤：制备母合金粉末；将母合金粉末置入模具包套内；将模具包套置入成型腔内；对成型腔抽真空并加温，使成型腔内形成高温真空负压环境；对母合金粉末进行机械锻打而使其成形；对成形后的母合金粉末进行热处理，得到粉末涡轮盘坯。本发明提出的粉末涡轮盘坯的形成方法，能够实现除气、包套和成形一次性完成，具有工艺流程较短、效率较高的优点。并且，本发明在粉末成形过程中，利用高频锻打力替代现有工艺的静态气体压力进行盘坯成形，能够大幅降低盘坯成形对设备的要求。

摘要： 本发明涉及一种组件，该组件包括用于燃气涡轮发动机的涡轮盘(200)和支承件支撑轴颈(100)，所述涡轮盘(200)包括借助螺栓固定到轴颈(100)的径向环形部分(150)上的径向环形紧固凸缘(250)，所述螺栓连续地穿过形成于所述涡轮盘(200)的径向环形紧固凸缘(250)中的紧固孔(220)和形成于轴颈(100)的径向环形部分(150)中的紧固孔(120)，所述组件的特征在于，所述轴颈(100)的径向环形部分(150)包括空气流通开口(110)，所述开口(110)形成在所述轴颈(100)的紧固孔(120)之间。

摘要： 本发明提供一种制备涡轮盘的热处理工艺方法和涡轮盘，包括：使用计算机仿真模拟软件模拟热处理时盘件升温、保温和冷却时的温度场变化；依据模拟结果设计合适的隔热材料工装；将涡轮盘置于真空气淬炉中，以所述隔热材料工装包裹轮毂至盘芯部位进行过固溶热处理，随后卸去所述隔热材料工装；采用所述隔热材料工装包裹所述盘件轮缘部位进行亚固溶热处理，随后卸去所述隔热材料工装；对所述盘件进行时效热处理。本发明通过使用计算机仿真模拟和隔热材料，通过过固溶热处理+亚固溶热处理使涡轮盘的盘芯、轮毂和轮缘具有不同的微观组织和力学性能，以满足高性能航空发动机涡轮盘的性能要求。

摘要： 本发明提供制备涡轮盘的退火工艺方法和涡轮盘，所述方法包括：使用计算机仿真模拟软件，对所述涡轮盘进行有限元建模，设计退火流程；将热挤压后的工件置于退火工艺用炉中，根据仿真模拟结果设定加热功率，缓慢升温至预定温度；所述工件整体达到预定温度后，保温预定时间；将所述工件冷却至室温。通过以上方法，可以降低实验成本，并稳定控制产品组织，使挤压态组织(1)具有均匀细小的晶粒；(2)粗大的晶界γ＇相；(3)细小的晶内γ＇相，为后续锻造工艺提供优异的初始组织。

摘要： 本发明公开了一种双合金涡轮盘的制造方法及由此制得的双合金涡轮盘，该方法包括以下步骤：根据需要制造的双合金涡轮盘的形状和尺寸进行盘件锻造过程的数值模拟，通过数值模拟结果确定轮毂和轮缘在坯料中对应的形状和尺寸；将高温合金一的粉末装入包套一中进行热等静压，得到轮毂区域的热等静压锭坯；将轮毂区域的热等静压锭坯放置于包套二的中心位置，向包套二内装填高温合金二的粉末进行热等静压，得到双合金的热等静压锭坯；将双合金的热等静压锭坯进行等温锻造，得到双合金涡轮盘锻件；将双合金涡轮盘锻件进行热处理。本发明采用了热等静压和锻造成形相结合的方案，减少了盘件微观组织中存在的孔隙和疏松，提高了盘件的力学性能。

摘要： 为实现在吊装涡轮盘的过程中，对涡轮盘进行调平，提供涡轮盘调平吊具及其吊具转接段、涡轮盘调平方法，其中，涡轮盘调平吊具包括多个吊钩和对应各个所述吊钩的转接段，在所述转接段中，吊钩连接环包括环体以及自所述环体向外延伸的杆部；转接体具有上部和下部，上部相对下部呈倾斜，在所述上部具有穿孔，在所述下部具有涡轮盘连接部，所述杆部穿过所述穿孔；以及调节螺母与穿过所述穿孔的所述杆部螺纹连接。

摘要： 本发明提出一种粉末涡轮盘坯的成形方法及粉末涡轮盘坯。粉末涡轮盘坯的成形方法包含以下步骤：制备母合金粉末；将母合金粉末置入模具包套内；将模具包套置入成型腔内；对成型腔抽真空并加温，使成型腔内形成高温真空负压环境；对母合金粉末进行机械锻打而使其成形；对成形后的母合金粉末进行热处理，得到粉末涡轮盘坯。本发明提出的粉末涡轮盘坯的形成方法，能够实现除气、包套和成形一次性完成，具有工艺流程较短、效率较高的优点。并且，本发明在粉末成形过程中，利用高频锻打力替代现有工艺的静态气体压力进行盘坯成形，能够大幅降低盘坯成形对设备的要求。

摘要： 本发明公开了一种涡轮盘驱动装置及应用涡轮盘驱动装置的燃气轮机，包括涡轮盘机构、传动轴机构、机匣系统以及支撑系统，涡轮盘机构固定安装于传动轴机构上；传动轴机构通过轴承安装于机匣系统中；机匣系统固定在支撑系统的支架上；涡轮盘机构包括一个以上的涡轮盘，每个涡轮盘均包括定子组件以及转子组件，所述定子组件包括定子壳体以及环绕一圈布设在定子壳体内腔的定子静叶。本发明以高压气体为工质在进入能量转换环节后进行集中再分配方式，利用涡轮盘的构造把工质重新导流至做功半径最大的区域进行扭力生成输出机械动力；采用分级衰减多点同步完成多级能量转换，保障不同速率下的矢量能效提高能源效率，本发明致力节能减排。

摘要： 本实用新型公开了一种涡轮盘及具有该涡轮盘的涡轮转子，以实现不同规格型号涡轮叶片在同一涡轮盘上的安装。为此，本申请一方面提供的涡轮盘，包括盘体和若干与所述盘体配套的盘体榫头，所述盘体上设有与所述盘体榫头匹配的盘体榫槽，若干所述盘体榫头依据需要安装的涡轮叶片的规格型号被分成多组，每组所述盘体榫头上设有与其相对应的涡轮叶片的叶片榫头适配的叶片榫槽，涡轮叶片安装时，涡轮叶片通过与其相对应的盘体榫头装配在盘体的盘体榫槽中。

摘要： 本实用新型公开了一种涡轮盘、具有该涡轮盘的涡轮转子及燃气轮机，该涡轮盘用于安装涡轮叶片并承受涡轮叶片的离心力，涡轮盘包括盘体及设于盘体上用于安装涡轮叶片的榫槽，榫槽上成对设有至少两个榫齿，成对的至少两个榫齿形成与涡轮叶片上的榫头相配合的连接部，榫齿包括靠近榫槽的壁面的齿根部及远离榫槽的壁面的齿顶部，齿根部为圆滑型面，齿顶部为折线型面。本实用新型一方面保持涡轮盘上榫齿的齿根部的圆滑型面不变，避免在齿根部出现突变点，另一方面，将涡轮盘上榫齿的齿顶部更改为折线型面，使得齿顶部受热膨胀变形时，通过塑性形变减少其与叶片间的接触应力，进而提高涡轮盘工作能力及寿命，进一步提高发动机寿命。