[发明专利]基于空间多矢量优化的航空发动机转子堆叠装配方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于机械装配技术，主要涉及一种基于空间多矢量优化的航空发动机转子堆叠装配方法与装置。

背景技术

航空发动机装配是航空发动机制造过程中的最后环节，也是最为重要的制造环节之一。在已有的航空发动机设计方案和加工技术水平条件下，装配的质量和工作效率对于发动机的质量、性能和生产效率具有重要影响。所以在装配过程中要尽可能的提高安装后转子的同轴度，进而减小航空发动机的振动，改善航空发动机的性能。然而，在现实生产中航空发动机的装配是完全手工装配，装配精度的高低和稳定与否完全依赖于装配工人的操作经验和技术水平，缺少一种高速有效的指导航空发动机转子装配的方法，进而提高装配效率，减小航空发动机振动，改善航空发动机的性能。

随着航空发动机装配测试技术越来越受到重视，航空发动机装配测试技术越来越受到重视，并且成为研究的热点。越来越多的研究人员针对航空发动机转子进行了深入的讨论，劳斯莱斯公司提出一种方案(System and method for improving the damage tolerance of a rotor assembly。欧洲专利公开号：EP2525049A2)，主要通过将各子测试系统得到转子各位置的应力信号，主系统将各子系统采集的信号进行分析，从各转子的容损参数分析对装配的影响，进而改善了航空发动机转子的装配。该方法存在的问题在于：并没有分析转子的几何量方面对装配的影响，无法改善几何量对装配的影响。

西安交通大学提出一种航空发动机转子装配性能检测方法(一种航空发动机转子装配性能检测方法。公开号：CN101799354A)。该方法首先采用激振器激振航空发动机转子，利用振动传感器和信号采集系统软件获得一个多载波耦合的航空发动机转子的脉冲响应信号；然后对所获得的一个多载波耦合的航空发动机转子的脉冲响应信号采用双树复小波变换方法进行分析，获得八个单载波的航空发动机转子的脉冲响应子信号；最后对所获得的八个单载波的航空发动机转子的脉冲响应子信号提取平均装配性能指标，若所得的平均装配性能指标值大于或等于10，则判定该航空发动机转子装配合格，若所得的平均值小于10，则判定不合格，需要返工重修。该方法存在的问题在于：没有对航空发动机转子装配进行指导。

罗信精密零件(上海)有限公司提出一种测量同轴度装备(一种同轴度测量仪。公开号：CN202024752U)。该装置包括设置在仪器主体上的一对由同步机构同步控制转动的传动主轴，该传动主轴内端分别对应设置有测量头和定位基准面；所述的测量头之间位置上方具有传感器测头。它主要解决现有精密零件的同轴度、跳动的测量。该方法存在的问题在于：仅仅测量被测件的同轴度，并没有解决转子装配后同轴度差的问题。

沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司提出一种间隙测量方法(发动机转子叶尖径向间隙非接触式测量方法。公开号：CN102175135A)。该方法采用电容法测量技术，测量步骤如下，首先组装测量系统、标定传感器，确定叶尖径向间隙与电压之间的关系，再将传感器固定在叶片上，最后测量发动机转子叶尖径向间隙。该方法存在的问题在于：没有考虑转子装配过程中轴向安装面对转子装配后的影响。

航空发动机装配的测试对象是涡轮静子和转子，在部件加工精度满足要求的条件下，最终检验靠安装配合后的状态决定，评定的指标主要是装配后转子的同轴度参数。发动机旋转产生高压，它的转子由多个组合在一起的单部件组成，每个部件的回转轴与整个发动机的轴线重合时最为理想。高性能发动机工作时的高速旋转速度大于10000rpm，单部件轴向或径向偏摆必然会造成涡轮盘中心偏离发动机转动轴线，在这样的条件下会产生非常大的离心力，造成转子转动的不平衡，造成发动机振动，因而保证各部件装配后的同轴度是安装的重点和难点。

一个未使用同轴度优化方法的模型装配，各个部件的轴向和径向由于加工精度限制存在跳动、偏心、倾斜等误差。如果直接随机地进行装配，就可能形成类似于“香蕉”的弯曲情况，即上面部件累积了下面各个部件的偏心或倾斜误差，造成装配后整体的偏摆和倾斜巨大，导致发动机转子同轴度非常差，难于满足使用要求。