[发明专利]基于多偏置误差同步补偿的大型高速回转装备多级零部件动力学特性逐级测调和分配方法

说明书

本发明提出了基于多偏置误差同步补偿的大型高速回转装备多级零部件动力学特性逐级测调和分配方法，属于机械装配技术领域。首先，建立单级转子五参数圆轮廓测量模型；利用椭圆第i个采样点到几何中心的距离对五参数圆轮廓测量模型进行简化，获得简化的五参数圆轮廓测量模型；然后，将实际测量的圆轮廓数据带入简化的五参数圆轮廓测量模型中，确定转子装配后动态响应参数与各级转子偏心误差和不平衡量的关系；最后，根据转子装配后动态响应参数与各级转子偏心误差和不平衡量的关系，设置转子转速得到临界转速参数目标函数，通过调节各级转子装配相位，使多级转子装配后高速响应临界转速参数最优，实现对航空发动机多级转子高速响应的优化。

技术领域

本发明涉及基于多偏置误差同步补偿的大型高速回转装备多级零部件动力学特性逐级测调和分配方法，属于机械装配技术领域。

背景技术

航空发动机的机构异常复杂，且在高温高转速的环境中工作，在运行过程中会受到多种不平衡激励的作用，包括周期性激励和非周期性激励，自身不平衡激励和外界不平衡气流的影响。它们会直接或间接地影响航空发动机转子的高速振动响应，包括振幅、相位、临界转速等。据统计航空发动机70％以上的故障都与振动相关，严重的振动会对航空发动机的性能造成巨大影响。因此，振动机理的研究与振动的控制成为航空发动机研制过程中一个关键的问题。

现有的振动机理的研究与振动的控制方法存在没有明确提出影响发动机振动的具体几何参数值，也没有借助数学推导对航空发动机的振动进行优化；以及仅单独进行了同轴度的单目标优化，且建立的同轴度模型未考虑绕X和Y轴的旋转误差，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影响，没有考虑不平衡参数，刚度参数，且未建立高速振动响应测量模型，不能实现航空发动机多级转子高速响应优化的问题。

发明内容

本发明为了解决大型旋转机械振动严重的问题，实现航空发动机多级转子高速响应的优化，提出了一种基于多偏置误差同步补偿的大型高速回转装备多级零部件动力学特性逐级测调和分配方法，所采取的技术方案如下：

基于多偏置误差同步补偿的大型高速回转装备多级零部件动力学特性逐级测调和分配方法，所述测调和分配方法包括：

首先，建立包含有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、测量面倾斜误差及传感器倾斜误差的单级转子五参数圆轮廓测量模型；当偏心误差相对于拟合椭圆短轴为e/r₀＜10^-3时，利用椭圆第i个采样点到几何中心的距离r_i对五参数圆轮廓测量模型进行简化，获得简化的五参数圆轮廓测量模型；然后，将实际测量的圆轮廓数据带入简化的五参数圆轮廓测量模型中，确定转子装配后动态响应参数与各级转子偏心误差和不平衡量的关系；最后，根据转子装配后动态响应参数与各级转子偏心误差和不平衡量的关系，设置转子转速得到临界转速参数目标函数，通过调节各级转子装配相位，使多级转子装配后高速响应临界转速参数最优，实现对航空发动机多级转子高速响应的优化。

进一步地，所述测调和分配方法的具体过程包括：

步骤一、建立单级转子五参数圆轮廓测量模型，所述五参数圆轮廓测量模型的测量方程为：

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

步骤二、拟合椭圆第i个采样点到集合中心的距离r_i，所述距离r_i的表达式为：