压缩机用整体式叶盘结构设计

该叶盘是压缩机核心动力做功部件，主要应用于中小型离心式压缩机、微型燃气轮机以及航空辅助动力单元的压气机段，承担着对流入工质进行做功加压的核心功能，是决定整套压缩设备压比、效率与运行稳定性的关键转子构件。在实际运行场景中，高速气流沿轴向进入叶轮流道后，会随叶盘的高速旋转获得动能，随后在扩压段将动能转化为压力势能，最终实现工质的压力提升，广泛适配工业气源供给、分布式能源动力、航空辅助系统等对压缩工质有稳定压力输出要求的工况场景。

从功能特性来看，该叶盘采用整体式结构设计，摒弃了传统叶片与轮盘分体装配的连接形式，消除了叶片榫头与轮盘榫槽连接带来的接触应力集中、装配间隙漏流以及连接结构松动失效的风险，在同等转速工况下能够承受更高的离心载荷，同时有效减少了流道内的附面层流动损失，提升整级压缩效率3到5个百分点。叶片采用三元流扭曲气动构型，沿叶高方向的型线角度随半径变化平滑过渡，能够适配不同半径位置的气流速度三角形，避免气流在叶型表面发生分离失速，拓宽了压缩机的稳定工作裕度，让设备在变工况运行时也能保持稳定的加压输出。轮盘中心设置带均布连接孔的安装法兰，可与驱动主轴通过端面螺栓实现刚性连接，安装定位基准与叶盘旋转中心完全重合，有效降低高速旋转时的不平衡量，减少运行过程中的振动噪声。

设计过程中首先围绕目标工况的压比、流量参数完成气动选型，确定叶片数量、叶高以及轮盘的基本直径参数，随后结合转速工况完成结构强度校核，对轮盘的厚度分布进行梯度优化，在中心安装区域保留足够的厚度以承受螺栓预紧力与离心拉应力，在轮缘区域适当减薄以控制整体转动惯量，降低驱动轴的启动负载。流道表面做光滑过渡处理，叶片与轮盘的连接位置采用大圆角过渡，避免应力集中导致的疲劳裂纹产生，同时减少流道内的气流扰动。安装边界上，中心定位孔与主轴采用间隙配合定位，端面均布的螺栓孔位置度严格控制在公差范围内，保证装配后叶盘的端面跳动与径向跳动满足高速旋转的精度要求，轮盘外缘的叶片叶尖与机匣之间预留合理的冷态间隙，兼顾运行时的热膨胀补偿与级间密封效果，避免叶尖刮蹭机匣的同时减少叶尖间隙漏流损失。