一种挡板和涡轮盘的无螺栓连接结构的制作方法

本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种挡板和涡轮盘的无螺栓连接结构。

背景技术：

1、航空发动机涡轮部件中，涡轮转子叶片通过榫结构安装在涡轮盘上，通过涡轮挡板实现涡轮转子叶片的轴向定位。目前，挡板和涡轮盘的连接方式主要有螺栓连接和无螺栓连接两种方式。螺栓连接的方式需要在挡板和涡轮盘上开孔，会产生应力集中，降低零件的低循环疲劳寿命。因此，无螺栓连接是目前较为先进的挡板和涡轮盘的连接方式。

2、如图1所示，现有技术的无螺栓连接结构10中，挡板12的安装边上设有多处均布的挂钩121，涡轮盘11上设有同样数量均布的花边111，装配时，将挡板12轴向装配到位，然后将挡板12旋转一定角度，使挡板12上挂钩121的凹槽与涡轮盘11的花边11凸起周向对齐，径向配合面b间隙配合定位。此时挡板12和涡轮盘11的轴向接触面a处于过盈配合状态，弹性恢复力使两个零件连成一体，达到轴向定位和紧固的目的。

3、然而，现有的无螺栓连接方式却存在如下缺点：

4、1)对挡板12和涡轮盘11的轴向接触面a的加工精度要求高，即便在公差范围内，也会导致轴向紧固力有很大差别，且当加工使得轴向接触面a不平行时，会导致轴向接触面a出现线接触，造成接触位置应力集中；

5、2)在装配和分解挡板12时，需将挡板12转动一定角度，当轴向接触面a紧固力过大时，周向摩擦力也增大，导致装配和分解过程难度增大，且过程中易产生应力集中，对涡轮盘11和挡板12的接触面造成磨损，甚至造成损坏，增加制造成本；

6、3)当挡板12和涡轮盘的轴向接触面a紧固力过小时，不能保证可靠定位，可能导致挡板12发生周向转动，影响转子平衡和整机振动；

7、4)采用销钉13连接的方式装配平衡配重块14，需在挡板12上加工销钉孔，会产生应力集中，降低挡板12的低循环疲劳寿命。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供了一种挡板和涡轮盘的无螺栓连接结构，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

2、本申请的技术方案是：一种挡板和涡轮盘的无螺栓连接结构，包括：挡板、涡轮盘、弹性环和卡箍；

3、所述挡板的内侧设有台阶式凸台和多个半圆形凸台，所述涡轮盘的安装边一侧具有适配所述台阶式凸台和半圆形凸台的跑道型花边和半圆形花边，通过所述半圆形凸台与半圆形花边相配合，实现挡板和涡轮盘的周向定位，通过挡板和涡轮盘的内外圆柱面相配合，实现挡板和涡轮盘的径向定位；

4、所述弹性环具有开口，所述弹性环在周向上具有环形槽，所述弹性环在开口位置面向涡轮盘一侧设有长方形凹槽且在开口位置的弹性环内侧壁面设有内壁面凹槽，同时所述弹性环在面向涡轮盘一侧的端面设有多个半圆型卡槽，所述环形槽两侧分别与涡轮盘的安装边和挡板外侧端面紧度配合，实现挡板和涡轮盘的轴向定位，所述长方形凹槽与台阶式凸台相配合，实现弹性环的周向定位；

5、所述卡箍具有凹槽，所述卡箍在周向上与弹性环的长方形凹槽相适配，以防工作时弹性环胀开。

6、进一步的，多个所述半圆形凸台在周向上均布。

7、进一步的，所述弹性环的开口为斜口，所述斜口的角度为30度～60度。

8、进一步的，所述卡箍的截面成半工字型，且卡箍的上边短于卡箍的下边。

9、进一步的，所述卡箍的侧面具有多个支点。

10、进一步的，所述卡箍的长度为弹性环中长方形凹槽长度的1.5倍。

11、进一步的，还包括：平衡配重块，所述平衡配重块为直角挂钩结构，其在周向上与弹性环的半圆形卡槽相适配，实现平衡配重块的锁紧。

12、进一步的，所述平衡配重块的长度为弹性环中半圆形卡槽长度的1.5倍。

13、本申请提供的挡板和涡轮盘的无螺栓连接结构，可以实现挡板和盘在轴向、径向和周向的定位，具有结构简单、零件数目少、装拆方便、工作可靠等优点，具体包括：

14、1)通过开口的弹性环连接涡轮盘和挡板，实现挡板的轴向定位和紧固；弹性环可以实现防转功能，且方便更换及调整轴向紧度，对挡板和涡轮盘的接触面加工精度要求低，降低生产成本；

15、2)在挡板上设有凸台结构，涡轮盘的安装边设有花边结构，通过凸台和花边的配合，实现挡板的周向定位，不仅减小装配和分解难度，同时避免旋转时对涡轮盘和挡板接触面的磨损，降低制造成本；

16、3)设有卡箍结构，解决了弹性环的开口问题，保证弹性环的开口位置锁紧不胀开；

17、4)设有平衡配重结构，无需在挡板上开孔，避免孔边应力集中问题，比销钉结构安全可靠。

技术特征：

1.一种挡板和涡轮盘的无螺栓连接结构，其特征在于，包括：挡板、涡轮盘、弹性环和卡箍；

2.如权利要求1所述的挡板和涡轮盘的无螺栓连接结构，其特征在于，多个所述半圆形凸台在周向上均布。

3.如权利要求1所述的挡板和涡轮盘的无螺栓连接结构，其特征在于，所述弹性环的开口为斜口，所述斜口的角度为30度～60度。

4.如权利要求1所述的挡板和涡轮盘的无螺栓连接结构，其特征在于，所述卡箍的截面成半工字型，且卡箍的上边短于卡箍的下边。

5.如权利要求4所述的挡板和涡轮盘的无螺栓连接结构，其特征在于，所述卡箍的侧面具有多个支点。

6.如权利要求4或5所述的挡板和涡轮盘的无螺栓连接结构，其特征在于，所述卡箍的长度为弹性环中长方形凹槽长度的1.5倍。

7.如权利要求1所述的挡板和涡轮盘的无螺栓连接结构，其特征在于，还包括：平衡配重块，所述平衡配重块为直角挂钩结构，其在周向上与弹性环的半圆形卡槽相适配，实现平衡配重块的锁紧。

8.如权利要求7所述的挡板和涡轮盘的无螺栓连接结构，其特征在于，所述平衡配重块的长度为弹性环中半圆形卡槽长度的1.5倍。

技术总结本申请提供了一种挡板和涡轮盘的无螺栓连接结构，包括：挡板、涡轮盘、弹性环和卡箍；挡板的内侧设有台阶式凸台和多个半圆形凸台，涡轮盘的安装边一侧具有适配台阶式凸台和半圆形凸台的跑道型花边和半圆形花边，半圆形凸台与半圆形花边相配合，实现挡板和涡轮盘的周向定位；弹性环具有开口，弹性环在周向上具有环形槽，弹性环在开口位置面向涡轮盘一侧设有长方形凹槽且在开口位置的弹性环内侧壁面设有内壁面凹槽，同时弹性环在面向涡轮盘一侧的端面设有多个半圆型卡槽，环形槽两侧分别与涡轮盘的安装边和挡板外侧端面紧度配合，长方形凹槽与台阶式凸台相配合；卡箍具有凹槽，卡箍在周向上与弹性环的长方形凹槽相适配。技术研发人员：董越,刘美,禚文静,崔䶮,刘云龙,孙国志,袁昌,李宏磊受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/18