[发明专利]一种大型高速回转装备多级零部件不平衡量预测方法及零部件装配装置

说明书

本发明提出了一种大型高速回转装备多级零部件不平衡量预测方法及零部件装配装置，属于机械装配技术领域。本发明建立四参数圆轮廓测量模型，准确的估计出偏心误差；分析零部件的定位、定向误差在装配中的传递过程，确定n级转子装配后的偏心误差的传递关系，得到装配后各级零部件定位、定向误差引入的不平衡量，得到单级不平衡量，将各级零部件不平衡量分别投影到两个较正面或矢量叠加得到多级零部件初始不平衡量，实现多级零部件初始不平衡量的预测。

技术领域

本发明涉及一种大型高速回转装备多级零部件不平衡量预测方法及零部件装配装置，属于机械装配技术领域。

背景技术

航空发动机是飞机的核心部件，为了保证飞机的安全性，它需要安全可靠的长时间工作。转子的振动严重影响着发动机的安全、效率及寿命，而转子的不平衡量是决定发动机转子振动响应的重要因素。

发动机转子是由多个级盘装配而成，各级盘的不平衡量通过一定的组合形成转子的不平衡量。尽管在设计过程中对于每级盘的不平衡量均进行了严格的限制，但如果装配不当，多级盘的不平衡量在高速旋转过程中将对转子轴颈形成巨大的作用力与力矩，使转子产生剧烈振动。因此，优化航空发动机转子整体不平衡量，对提高其结构完整性、可靠性及寿命具有重要意义。

现有的航空发动机转子整体不平衡量预测方法均存在的问题在于：优化方法未从数学机理上建立完善的多级转子不平衡量装配模型，未考虑单级转子圆轮廓测量误差在装配过程的传递和放大效果，进而导致发动机转子整体不平衡量无法得到精确的预测和优化。

发明内容

本发明为了解决现有技术中无法精确预测多及零部件整体不平衡量的问题，提出了一种大型高速回转装备多级零部件不平衡量预测方法，所采取的技术方案如下：

一种大型高速回转装备多级零部件不平衡量预测方法，所述方法包括：

步骤一：建立单级零部件的四参数轮廓测量模型，所述四参数轮廓测量模型如下：

其中，i＝0,1,2,…n-1；ρ_i为传感器测头到测量回转中心的距离；e为偏心量，即偏心误差；θ_i为相对于回转中心的采样角度；α为偏心角；r为传感器测球半径；n为采样点数；Δr_i为表面加工误差；d为传感器测头偏移量；r_i为拟合椭圆第i个采样点到几何中心的距离；

步骤二：当偏心误差e相对于零部件拟合椭圆短轴r₀存在e/r₀＜10^-3的关系时，将步骤一所述单级零部件四参数轮廓测量模型通过幂级数展开，获得简化的四参数圆轮廓测量模型；所述简化的四参数圆轮廓测量模型表示为：

其中，ρ_i为传感器测头到测量回转中心的距离，e为偏心量，θ_i为相对于回转中心的采样角度，α为偏心角，r为传感器测球半径，r₀为拟合椭圆短轴，Δr_i为表面加工误差，d为传感器测头偏移量，γ为回转轴线与几何轴线的夹角，β为几何轴线在测量平面上的投影与测量初始方向的夹角，n为采样点数；η_i为采样角度中间变量；ξ_i为椭圆短轴中间变量；

步骤三：将实际测量的圆轮廓数据代入所述简化的四参数圆轮廓测量模型中，估计单级零部件偏心误差，获得单级零部件偏心误差；

步骤四：利用单级零部件偏心误差确定所述多级零部件中各级零部件定位、定向误差引起的第n级零部件不平衡量，所述第n级零部件不平衡量表示为：