[发明专利]一种转子止口螺栓连接结合面变形规律拟合方法

说明书

本发明属于精密零件装配技术领域，提供了一种转子止口螺栓连接结合面变形规律拟合方法，步骤如下：结合面变形的规律曲线拟合、止口处径跳对结合面变形影响的规律曲线拟合、因端跳径跳影响变形后的结合面的位姿。本发明针对转子止口螺栓连接形式，提出了一种同时考虑端面跳动和径向跳动形貌的结合面变形规律拟合方法，可以方便的对结合面变形后的位姿进行理论表达，为航空发动机的精密装配提供了理论依据。

技术领域

本发明涉及一种转子止口螺栓连接结合面变形规律拟合方法，属于精密零件装配技术领域。

背景技术

目前航空发动机、燃气轮机等转子均采用分段制造，然后通过止口配合并由螺栓连接装配组合成转子。转子要求有精确的尺寸精度和形位公差，以降低转子高速运转时发动机的振动。发动机振动多由绕轴线的不平衡质量和转子偏心引起，如何控制转子零件装配精度，进而提升转子整体精度成为研究重点。

衡量转子装配精度的指标常采用同轴度和同心度，同轴度为各级转子轴线偏离旋转中心轴的距离之和，同心度指的是上下两端零件的圆心在垂直于旋转中心轴平面内的距离。在实际装配中，航空发动机转子的装配很难一次装配成功，常常需要反复的拆卸重装，来保证装配后的精度达到指标，这大大浪费了很多时间及人力，因此，弄清发动机转子装配变形的机理，总结出一套结合面变形规律对于装配效率的提升有很大帮助。

长期以来，基于刚性假设的堆叠技术一直受到比较广泛的认可，例如对于一组端跳形貌，可以将其拟合成一个空间斜面，将其位置信息与方向信息存入一个4×4的矩阵中，进行齐次坐标变换，以此来描述各级零件装配后的位姿变化，但是这种堆叠技术并没有考虑变形的影响。

为了解决上述问题，本发明针对端面跳动和径向跳动这两个因素，通过ANSYS多次仿真试验，分别研究了二者对结合面变形的影响，并拟合出了各自的规律曲线，然后同时考虑二者的影响代入齐次坐标变换中，有利于装配后位姿变化的准确表达，为最后获得航空发动机转子装配的同轴度、同心度提供了理论支持。

发明内容

提出了一种转子止口连接结合面变形规律的拟合方法，其主要特征为，分别单独考虑端跳与径跳对结合面变形的影响，以距离为自变量，变形大小为因变量，拟合出规律曲线，最后将二者进行矢量叠加，从而得到结合面综合变形规律。

本发明的技术方案：

一种转子止口螺栓连接结合面变形规律拟合方法，步骤如下：

步骤(1)，结合面变形的规律曲线拟合

首先建立不含任何形貌的理想转子模型，然后导入有限元软件中仿真，因为带形貌的端面可看作一个倾斜的纯理想平面，所以只对纯理想平面进行有限元分析，再根据结合面变形的结果寻找变形规律；又由于该理想转子模型为具有周期对称性的圆环件，只需提取一个对称周期的变形结果即可表示整个结合面的变形；

最后通过对结果的分析得到结合面变形与距离的函数关系，将其拟合成如下规律曲线：

y＝f_D(x)＝q₁x²+q₂x+q₃

其中，f_D(x)为因端跳而产生的变形大小，x为归一化的径向距离；

其中，r为结合面径向半径，r_min为结合面最小径向半径，r_max为结合面最大径向半径；

步骤(2)，止口处径跳对结合面变形影响的规律曲线拟合