[发明专利]基于质心和惯性中心同步测调的大型高速回转装备多级零部件不平衡量分配方法

说明书

本发明提出了基于质心和惯性中心同步测调的大型高速回转装备多级零部件不平衡量分配方法，属于机械装配技术领域。所述方法通过建立了四参数圆轮廓测量模型、分析航空发动机转子的定位误差及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、复合单级转子自身不平衡量得到单级不平衡量和依据蒙特卡洛法生成随机数并绘制分布函数求出概率密度函数等步骤实现多级转子初始不平衡量的分配。

技术领域

本发明涉及基于质心和惯性中心同步测调的大型高速回转装备多级零部件不平衡量分配方法，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分配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、优化和分配。

发明内容

本发明为了解决现有技术的分配方法易出现发动机转子整体不平衡量无法得到精确的预测、优化和分配的问题，提出了一种基于质心和惯性中心同步测调的大型高速回转装备多级零部件不平衡量分配方法，所采取的技术方案如下：

基于质心和惯性中心同步测调的大型高速回转装备多级零部件不平衡量分配方法，所述大型高速回转装备多级转子不平衡量分配方法为：

首先，建立单级转子的四参数轮廓测量模型；

然后，对所述四参数轮廓测量模型进行幂级数展开获得简化四参数轮廓测量模型，通过所述简化的四参数圆轮廓测量模型中估计单级转子偏心误差并确定所述多级转子中各级转子定位、定向误差引起的第n级转子不平衡量；

随后，利用各级转子不平衡量和动平衡公式获取多级转子初始不平衡量目标函数，并利用所述初始不平衡量目标函数计算获得多级转子初始不平衡量；

最后，利用蒙特卡罗法实现多级转子初始不平衡量的分配；

其中，所述四参数轮廓测量模型包含被测单级转子偏心误差、传感器测头偏移量、传感器测球半径及测量面倾斜误差。

进一步地，所述大型高速回转装备多级转子不平衡量分配方法的具体过程包括：

步骤一：建立单级转子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相对于转子拟合椭圆短轴r₀存在e/r₀＜10-3的关系时，将步骤一所述单级转子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：