[发明专利]一种发动机核心机转子质心偏心的优化方法

说明书

本发明公开了一种发动机核心机转子质心偏心的优化方法。所述发动机核心机转子质心偏心的优化方法包括以下步骤：步骤1：将核心机转子连接面形心偏心OC的最小值作为所述发动机核心机转子质心偏心的优化方法的优化目标；步骤2：建立核心机转子质心偏心预测优化数学模型；步骤3：求出篦齿盘拟合形心O偏离核心机转子实际旋转轴线OC最小时对应的θ值，依据该θ值进行高压涡轮转子和高压压气机转子角向旋转装配。本申请的发动机核心机转子质心偏心的优化方法在转子装配前，通过优化计算选择OC值最小时对应的角相位指导核心机转子组装，进而实现降低核心机转子质心偏心，减小核心机转子不平衡量，改善高压转子振动的目的。

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，特别是涉及一种发动机核心机转子质心偏心的优化方法。

背景技术

航空发动机核心机转子不平衡量是决定发动机转子振动响应的重要因素，而产生不平衡量的根本原因是各离散转子质心偏离了实际旋转轴线。某核心机转子由已平衡好的高压压气机转子(HPC)和高压涡轮转子(HPT)由自锁螺栓/螺母组装而成。经计算，当该核心机转子质心偏心为0.01mm，转速为12000r/min时，能产生约400kg的离心力，该数量级的离心力将打破转子的平衡状态，进而导致高压转子振动。

参照图1，理论上，平衡后高压压气机转子的质心分布在前轴颈拟合形心A和篦齿盘拟合形心O的连线AO上，平衡后高压涡轮转子的质心分布在篦齿盘拟合形心O和后轴颈拟合形心B的连线OB上。因此，在将高压压气机转子和高压涡轮转子装配成核心机转子的过程中，采取有效的工艺方法控制篦齿盘拟合形心O偏离实际旋转轴线AB的值OC尽可能小，可降低核心机转子质心偏心，降低转子不平衡量的大小，改善不平衡量的分布，并有效降低高压转子振动超限发生的频率。

针对该结构形式的核心机转子，现有核心机转子装配工艺主要有以下两种方案：(1)跳动抵消装配原则。即在带模拟转子平衡状态下，分别测量压气机转子和高涡转子相应柱面的跳动，将二者最高跳动点对调180°后组装转子。(2)不平衡量抵消装配原则。即两个转子分别进行平衡，最终将不平衡量测量相位对调180度后组装转子。采用以上两种方法装配完核心机转子后，均需采用专用测具测量OC的值(测具与静子机匣周向安装边固定，能模拟实际旋转轴AB)，并将此作为重要工艺参数进行控制，若OC超差，需通过将两高压转子分解-旋转相位-试装的方式进行再装配。

以上核心机转子装配工艺虽然可行，但对关键工艺参数OC值的可控性差，易造成传装过程中因OC复测超差引起的装配反复，且因核心机转子质心偏心过大导致的高压振动也时有发生，造成装配效率低，间接提高了发动机的制造成本，且存在工艺对机件已有结构的内在振动性能挖掘不到位等问题。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机核心机转子质心偏心的优化方法来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种发动机核心机转子质心偏心的优化方法，所述发动机核心机转子质心偏心的优化方法包括以下步骤：

步骤1：获取高压压气机转子和高压涡轮转子以任意旋转角相位θ装配后，后轴颈处的柱面偏心，进而求出BE的值；其中，BE为以前轴颈为基准的核心机转子后轴颈处的柱面偏心；

步骤2：在核心机转子装配前，保持高压压气机转子不动，单向旋转高压涡轮转子，且旋转的旋转角相位θ为360°/n的整数倍值，其中，n为连接面连接栓个数，逐一求出9级篦齿盘后止口柱面拟合形心O到前支点、后支点连线构成的实际旋转轴线AB距离OC，并将该OC的最小可能值作为所述发动机核心机转子质心偏心的优化方法的优化目标；

步骤3：建立核心机转子质心偏心预测优化数学模型；