[發明專利]基于同心度與垂直度測量的航空發動機轉子裝配方法與裝置

有效

• 申請號: 201410052148.X
• 申請日: 2014-02-14
• 公開（公告）號: CN103791816A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 譚久彬;孫傳智;王雷
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30;G01B7/305;G01B7/312
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于機械裝配技術，主要涉及一種基于同心度與垂直度測量的航空發動機轉子裝配方法與裝置。

背景技術

航空發動機裝配是航空發動機制造過程中的最后環節，也是最為重要的制造環節之一。在已有的航空發動機設計方案和加工技術水平條件下，裝配的質量和工作效率對于發動機的質量、性能和生產效率具有重要影響。所以在裝配過程中要盡可能的提高安裝后轉子的同軸度，進而減小航空發動機的振動，改善航空發動機的性能。然而，在現實生產中航空發動機的裝配是完全手工裝配，裝配精度的高低和穩定與否完全依賴于裝配工人的操作經驗和技術水平，缺少一種高速有效的指導航空發動機轉子裝配的方法，進而提高裝配效率，減小航空發動機振動，改善航空發動機的性能。

隨著航空發動機裝配測試技術越來越受到重視，航空發動機裝配測試技術越來越受到重視，并且成為研究的熱點。越來越多的研究人員針對航空發動機轉子進行了深入的討論，勞斯萊斯公司提出一種方案(System?and?method?for?improving?the?damage?tolerance?of?a?rotor?assembly。歐洲專利公開號：EP2525049A2)，主要通過將各子測試系統得到轉子各位置的應力信號，主系統將各子系統采集的信號進行分析，從各轉子的容損參數分析對裝配的影響，進而改善了航空發動機轉子的裝配。該方法存在的問題在于：并沒有分析轉子的幾何量方面對裝配的影響，無法改善幾何量對裝配的影響。

西安交通大學提出一種航空發動機轉子裝配性能檢測方法(一種航空發動機轉子裝配性能檢測方法。公開號：CN101799354A)。該方法首先采用激振器激振航空發動機轉子，利用振動傳感器和信號采集系統軟件獲得一個多載波耦合的航空發動機轉子的脈沖響應信號；然后對所獲得的一個多載波耦合的航空發動機轉子的脈沖響應信號采用雙樹復小波變換方法進行分析，獲得八個單載波的航空發動機轉子的脈沖響應子信號；最后對所獲得的八個單載波的航空發動機轉子的脈沖響應子信號提取平均裝配性能指標，若所得的平均裝配性能指標值大于或等于10，則判定該航空發動機轉子裝配合格，若所得的平均值小于10，則判定不合格，需要返工重修。該方法存在的問題在于：沒有對航空發動機轉子裝配進行指導。

羅信精密零件(上海)有限公司提出一種測量同軸度裝備(一種同軸度測量儀。公開號：CN202024752U)。該裝置包括設置在儀器主體上的一對由同步機構同步控制轉動的傳動主軸，該傳動主軸內端分別對應設置有測量頭和定位基準面；所述的測量頭之間位置上方具有傳感器測頭。它主要解決現有精密零件的同軸度、跳動的測量。該方法存在的問題在于：僅僅測量被測件的同軸度，并沒有解決轉子裝配后同軸度差的問題。

沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司提出一種間隙測量方法(發動機轉子葉尖徑向間隙非接觸式測量方法。公開號：CN102175135A)。該方法采用電容法測量技術，測量步驟如下，首先組裝測量系統、標定傳感器，確定葉尖徑向間隙與電壓之間的關系，再將傳感器固定在葉片上，最后測量發動機轉子葉尖徑向間隙。該方法存在的問題在于：沒有考慮轉子裝配過程中軸向安裝面對轉子裝配后的影響。

航空發動機裝配的測試對象是渦輪靜子和轉子，在部件加工精度滿足要求的條件下，最終檢驗靠安裝配合后的狀態決定，評定的指標主要是裝配后轉子的同軸度參數。發動機旋轉產生高壓，它的轉子由多個組合在一起的單部件組成，每個部件的回轉軸與整個發動機的軸線重合時最為理想。高性能發動機工作時的高速旋轉速度大于10000rpm，單部件軸向或徑向偏擺必然會造成渦輪盤中心偏離發動機轉動軸線，在這樣的條件下會產生非常大的離心力，造成轉子轉動的不平衡，造成發動機振動，因而保證各部件裝配后的同軸度是安裝的重點和難點。

一個未使用同軸度優化方法的模型裝配，各個部件的軸向和徑向由于加工精度限制存在跳動、偏心、傾斜等誤差。如果直接隨機地進行裝配，就可能形成類似于“香蕉”的彎曲情況，即上面部件累積了下面各個部件的偏心或傾斜誤差，造成裝配后整體的偏擺和傾斜巨大，導致發動機轉子同軸度非常差，難于滿足使用要求。