榫连结构几何参数对接触应力的影响

以某燕尾形榫连结构作为研究对象,采用有限元法开展了接触应力分析,用以研究榫连结构几何参数对其接触应力的影响,并应用于工程中榫连结构的强度分析。计算表明榫齿/榫槽接触区边缘存在较高的应力梯度;在此基础上,建立了不同的几何模型以考查关键几何参数对接触应力的影响,例如接触面角度、长度、接触区边缘圆角半径以及接触面几何形式,重点研究了圆弧/直线几何形式下的接触应力分布,并讨论了其几何参数对接触区应力改善的作用;研究结果表明合理选择几何参数可以改善接触区应力分布,提高榫连结构寿命。     

基于产品模型的涡轮盘榫槽拉刀快速设计系统

为有效解决涡轮盘榫槽拉刀设计周期长和效率低的问题,提出基于产品模型的榫槽拉刀快速设计方法。该方法通过特征识别和参数提取获得涡轮盘榫槽型面的加工特征参数,建立适应不同齿数的涡轮盘榫槽拉刀通用模板,通过参数关联将提取出的加工参数信息转化为拉刀设计信息,并驱动涡轮盘榫槽拉刀模型模板生成相应的榫槽拉刀。上述研究成果缩短了榫槽拉刀的设计周期,提高了榫槽拉刀的设计效率,并实现了涡轮盘设计部门、工艺设计部门、榫槽拉刀工艺装备部门之间基于三维产品模型的有效协作。     

涡轮盘枞树形榫槽机夹拉刀设计

涡轮盘枞树形榫槽加工是涡轮盘加工的关键工序。完成榫槽加工的关键是榫槽的拉削工序,决定拉削工序的主要因素有机床、拉刀和夹具。拉刀的设计和制造质量是榫槽的拉削工序中最活跃的因素之一,也是拉削榫槽时加工涡轮盘榫槽厂家主要考虑的因素。     

基于坐标关联法的榫连接结构优化设计

为解决结构优化设计过程中由于几何尺寸干涉而导致的优化过程中断问题,提出并建立一种适于优化设计的结构建模方法——坐标关联法.将该方法应用于航空发动机榫连接结构的优化设计,整个优化过程顺畅,连续完成几何建模790次,未出现由于几何尺寸改变而发生的结构模型无法生成的问题.优化设计结果表明:优化前后的榫连接结构形状虽然变化不大,但最大应力点——榫槽喉部最大应力降幅达19.1%,应力水平降低明显,且结构造型符合工程要求.      

发动机技术引进对几何量检测技术的推进

从叶片检测技术、表面粗糙度、放大图检定/校准方法、涡轮盘榫槽拉刀检测方法、低压涡轮长轴内型面测量系统等方面对几何量计量检测技术的迅猛发展进行了详细阐述。     

法国SNECMA涡轮盘榫槽拉削波纹工艺分析

公司外贸产品法国SNECMA涡轮盘试制过程中出现榫槽表面拉削波纹，通过工艺分析找出了产生波纹的原因，并有针对性地改进了工艺及夹具，消除了榫槽表面拉削波纹，使涡轮盘表面质量达到了技术要求。     

发动机榫头/榫槽接触问题的可靠性形状优化设计

在结构可靠性形状优化的基础上，推导了接触问题随机有限元的灵敏度解析分析表达式，给出了优化分析的基本步骤，并对某发动机燕尾型榫头／榫槽接触结构，选取榫头齿颈宽和齿面倾斜角为设计变量，以榫头最大拉伸应力、齿面挤压应力及可靠度指标为约束条件，对榫头边界上节点的最大当量应力进行了优化分析。结果表明，优化后榫头和榫槽接触面上的接触压力、当量应力及可靠度指标的分布更加均匀，验证了优化分析模型的合理性及所提出的可靠性形状优化设计方法的有效性，为榫头／榫槽的结构设计提供有价值的参考。     

涡轮盘/榫整体结构优化设计方法

考虑到榫联接和轮盘子午面在结构设计时的相互影响,针对典型的枞树型榫联接,提出了通用的榫联结构/轮盘子午面分步优化设计、总体协调的涡轮盘/榫整体结构优化设计方法.基于ANSYS优化平台及参数化建模技术,筛选了优化设计变量,以涡轮盘/榫整体结构总质量最小为优化目标,以涡轮盘/榫联结构关键应力为约束,建立了涡轮盘/榫整体结构优化设计的数学模型.通过对某型发动机涡轮盘和榫联结构设计方案进行结构优化设计,在满足所有几何约束及强度要求的条件下,二齿及三齿盘/榫结构优化后总质量都有明显降低,说明涡轮盘/榫整体结构优化设计方法的合理性;且二齿盘/榫结构的总质量较三齿盘/榫结构明显减小,榫槽底部最大第一主应力也明显降低.任意榫齿数可选的通用涡轮盘/榫整体结构优化设计方法及平台可适用于不同涡轮的结构设计,具有较强的工程实用性.      

现代涡轮盘枞树形榫槽拉刀的设计

针对现代高性能、高精度涡轮盘榫槽的加工需要，在拉刀设计上改变了传统的设计方法，采用先进的、科学的拉削方式，取得了成熟的经验，进一步发展了拉刀设计技术。本文从拉削原理入手，总结出现代涡轮盘枞树形榫槽拉刀的设计方法，可供设计人员借鉴、参考。     

涡轮榫头/榫槽的结构优化设计

建立了一个涡轮榫头/榫槽的一体化结构设计优化系统.在此优化系统中,采用榫头/榫槽间隙配合的参数化建模方法.利用ANSYS对结构进行非线性接触分析,基于二次开发实现了目标函数以及其他相关结果的自动提取.采用多岛遗传及二次序列规划算法对优化空间进行寻优,在满足几何约束和强度约束的条件下,优化降低了最大拉应力值和当量应力值.实例分析结果表明,一体化优化设计使涡轮叶片、叶盘性能得到明显的提高,所建系统稳定、高效,具有应用于工程实践的可行性和可靠性.      

航利集团完成3D打印毛坯压气机Ⅳ级盘机械加工

<正>6月18日,航利集团航利公司完成了3D打印毛坯压气机Ⅳ级盘机械加工,测量数据显示加工结果达到预期目标。该零件毛坯为3D打印TC11材料,盘上有43个燕尾形榫槽,榫槽尺寸精度及形位公差要求高,加工难度很大。通过此次制造技术研究过程中,航利集团掌握了研究压气机盘榫槽铣削加工的工艺技术和关键加工参数,形成了榫     

压气机鼓筒周向燕尾榫槽的加工

压气机鼓筒周向燕尾榫槽的加工沈阳黎明发动机制造公司胡会金某新机压气机转子是由五级单盘构成的盘鼓组合结构，盘与盘之间采用电子束焊连接。鼓筒内脏型面和幅板在焊前加工到最终尺寸。电子束焊及焊后热处理对鼓筒的轴向尺寸及幅板中心线和燕尾榫槽中心线的相互位置有影...     

配合间隙对涡轮叶片榫头/榫槽接触的影响

采用率相关晶体塑性滑移理论模型,考虑镍基单晶的晶体取向和涡轮盘/片配合间隙的影响,针对涡轮叶片榫头/榫槽的复杂接触状况,研究了温度梯度载荷和离心载荷作用下三种取向的接触应力和低周疲劳损伤。结果表明:当榫头/榫槽的配合间隙小于3.7μm时,榫头/榫槽的接触应力随间隙值突变比较明显;而间隙值大于5.4μm时影响较小。接触应力和低周疲劳寿命对第一齿间隙值比较敏感,随间隙值的波动变化范围较大;第二齿的间隙对接触应力影响也较大,但对疲劳寿命的影响只在较小间隙值下较为明显。晶体取向对榫头/榫槽接触低周疲劳寿命有比较显著的影响,表现出明显的疲劳性能各向异性。     

基于遗传算法的榫槽部位模拟件设计方法

航空发动机构件的模拟件设计方法已成为工程领域研究的重要内容。设计出能反映实际构件真实服役状态的模拟件， 可节约试验成本和周期，对构件有效地完成试验考核具有重要意义。针对航空发动机榫槽部位应力分布情况，将遗传优化算法与 商用有限元软件ABAQUS相结合，提出航空发动机榫头/榫槽特征部位模拟件设计方法。利用该方法实现自动搜索榫头/榫槽特征 部位处第1主应力最大梯度路径，并获取该路径上的应力分布。结果表明：该方法设计的模拟件最危险点的应力状态与零部件特 征部位处的应力状态保持一致，二者在最危险点附近一定区域内应力梯度相同；所设计的模拟件与零部件的应力状态吻合较好， 可以模拟任意情形下的应力及应力梯度。     

涡轮盘榫槽拉削采用喷雾冷却的试验

关于如何提高涡轮盘榫槽精拉刀的使用寿命,过去往往偏重于探讨刃磨方法,增加刃磨次数,而忽略了提高拉刀耐用度(刀磨一次拉削的件数)的研究,因此效果总是不显著。据苏联资料规定,榫槽拉刀每刃磨一次只能拉削十个盘。这个框框能不能打破呢?实践证明这个数字并不是绝对的。只不过由于拉刀拉削超过十个盘,刀刃逐渐磨损变钝,拉制的榫槽光     

几何参数对涡轮榫连接微动疲劳寿命的影响：仿真

基于涡轮榫连接结构高低周疲劳试验结果，确定微动疲劳损伤控制参量并建立寿命预测模型。建立涡轮榫连接结构的参数化模型，开展有限元计算，结合试验数据分析了等效应力、接触压力、摩擦力、滑移量等多种损伤参量与微动疲劳寿命的相关性，发现综合考虑疲劳和磨损的FFD(fretting fatigue damage)参量与寿命的相关性最高，相关系数达97%。基于幂函数形式拟合了FFD参量与微动疲劳寿命的关系式，榫连接结构的微动疲劳寿命预测误差在1.5倍分散带内。开展了FFD参数对几何参数的敏感性分析，从数值仿真角度获取不同几何参数对微动疲劳寿命的影响规律：微动疲劳寿命对压力角最敏感，且呈现负相关性。     

改进压气机盘的拉刀设计

我厂研制的发动机,其压气机转子共有十级轮盘,轮盘榫槽为燕尾形式,有三种共458个榫槽,其中1～2级有56个,3～9级有341个,10级有61个,技术要求见图1。     

立式拉床冷却润滑液的改进

我车间的英国立式拉床XS30×66A主要担负着加工压气机1～10级轮盘榫槽和桨轴端面齿,其设计要求高:桨轴材料为40CrNiMoA,其端面有96个齿,齿型面与标准件着色面积不小于全部齿工作面积的50％,其他要求见图1;轮盘榫槽为燕尾形式,有三种共458个榫     

涡轮盘榫槽自动拉削夹具

我厂生产的某型发动机共有三级涡轮盘,其榫槽分别为41、43、53个,三个盘中最大的直径D=445.2毫米,最大的厚度H=29毫米,榫槽中心线与轮盘中心线的最大偏角α=26°30′,最深的榫槽h=24毫米,位移度均要求不大于0.08毫米,材料为GH135(见图3中所附零件简图),在7520卧式拉床上加工。由于榫槽多、深、偏角大、精度要求高、材料加工性能差,质量长期不能保证,曾一度成为我厂生产关键。针对这一生产薄弱环节,我们自行设计和制造了自动拉削夹具。实践证明夹具结构可靠,精度较高,保证了加工质量,提高     

燕尾形榫联接修形的数值研究

将边界元法用于榫联接修形的数值分析研究。对分析具有摩擦接触问题的边界元法的理论及实现方法作了讨论;将边界元分析应用于航空发动机轮盘榫槽与叶片样头联接的计算,并与激光散斑法的实测结果进行比较;对修形的榫联接进行了计算分析,初步揭示了修形榫联接接触边界上力学参数的变化规律,与试验结果相符合。