[發明專利]一種基于徑跳測量計算轉子裝配軸線偏心的方法

有效

• 申請號: 201811060399.7
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN109117461B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 孫清超;劉鑫;高一超;汪云龍
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

一種基于徑跳測量計算轉子裝配軸線偏心的方法，包括各點數據的矩陣表征及相對跳動值的計算、彈簧等效模型的建立及理想狀態下各點接觸力的計算、偏心方向及大小；各點相對跳動值的計算，并根據兩止口配合面的徑跳數據對應計算各點裝配過盈量的過程；彈簧等效模型的建立基于彈性變形假設，分析接觸過程中各階段的力與位移關系，以不均勻的過盈量進而得出各點的不均勻接觸力；偏心量的確定即在彈簧等效模型基礎上，根據平衡狀態方程計算最終確定偏心量的大小。本方法基于生產實際中的實測徑跳數據，實現了在裝配前對軸線偏心的預測，提高了裝配后的轉子同軸度，對航空發動機轉子件裝配過程中的軸線預測、裝配相位調整與優化有著重要的現實指導意義。

技術領域

本發明屬于轉子裝配軸線偏心計算方法，可應用于如航空發動機高壓壓氣機轉子、高壓渦輪盤、低壓轉子組件等重要零組件裝配過程中的軸線預測、裝配相位優化、裝配指導過程之中。

背景技術

在裝備制造過程中，裝配作為一個十分重要的環節，對產品的性能及可靠性有著直接影響。對于航空發動機轉子組件而言，保證其裝配后的同軸度滿足要求非常重要，各級轉子之間依靠止口配合進行定位，而止口配合屬于過盈配合，裝配后各級盤間產生的軸線偏心主要是由于裝配前止口配合處形貌不均勻，從而導致裝配后止口周各處徑向力不均勻產生的，因而結合工廠實際裝配流程，在考慮止口過盈裝配彈性變形的基礎上，尋求各級盤在裝配前止口配合處的形貌與裝配后所產生的軸線偏心之間的關系至關重要。

轉子裝配軸線偏心的測定是應用于裝配相位預測優化中的重要步驟。擬合圓法是一種基于所測止口配合處徑向跳動數據進行最小二乘擬合，通過兩轉子件內外止口徑跳擬合圓計算裝配軸線偏心的方法，這種算法程序簡單，能夠從整體上把握止口配合面間的形貌特征，但由于最小二乘法得到的擬合圓無法充分反映初始形貌中的幅值特征，其擬合圓與初始形貌圓間誤差不規則，故其所預測軸線偏心的精度難以保證；實際回轉中心線法是Axiam公司所采用的軸線偏心預測方法，其本質是通過對各級盤止口處跳動數據的測量，探求其裝配后產生的實際回轉軸線，并基于此軸線進行裝配相位的調整與優化，此方法主要應用于國外，關鍵技術尚未引進國內，具有較高的預測準確度，但受我國零部件制造水平限制，零件超差現象普遍存在，本方法應用過程中沒有圓度儀基本的調心調傾過程，較難適應于我國航空發動機轉子的生產裝配過程中。

本發明是基于對轉子連接止口裝配前的徑向跳動的測量，考慮法向彈性變形，提出了一種裝配后軸線偏心的計算方法，該方法可以實現對某一裝配相位下各級盤的軸線偏心預測，而后可以進一步實現裝配相位的優化調整，具有重要的現實意義。

發明內容

為滿足航空發動機轉子件裝配過程中的同軸度要求，本發明結合工程實踐，基于轉子件各級盤止口連接處的實測徑跳數據，提出了一種計算各級間裝配偏心的計算方法。

本方法的計算原理如下：

在考慮兩級盤裝配中某一確定的安裝相位的前提下，考慮裝配過程中止口處彈塑性變形，計算止口連接處徑向跳動與偏心量的關系。由于止口連接處周向各位置的徑向跳動不均勻，導致實際裝配過盈量不均勻，因而裝配后所產生的變形不均勻，本方法尋求裝配后不均勻變形量與產生偏心的關系，即可得到實測徑跳數據與裝配軸線偏心的關系。

由于止口配合屬于過盈配合，因而不適用于剛性假設。本方法考慮止口配合處由于過盈裝配產生的變形，探究不均勻止口形貌所產生的不均勻裝配變形對裝配偏心的影響關系，采用彈簧等效的方式確定偏心量，即將每一組接觸點等效為兩個彈簧接觸，上端面A₂及下端面B₁兩圓心重合為初始狀態，變形量較大的一對接觸點所產生的彈性力就較大，因而不同位置接觸點所產生的彈性力均不同。對所有彈性力進行矢量求和，得出矢量合力的方向，基于實際配合情況下，上端件B的下端面B₁將會沿此方向移動，若移動距離e后，所有彈性力矢量和為0，則此時下端面B₁圓心位置即為實際配合位置，所移動距離即為偏心量e。