[发明专利]一种基于三误差耦合的大型高速回转装备误差分离方法

权利要求书

1.一种基于三误差耦合的大型高速回转装备误差分离方法，其特征在于，所述误差分离方法包括以下步骤：

步骤1：三组电容传感器S₁，S₂，S₃以预设角度分布于航空发动机叶片上，并记录相应叶片编号；

步骤2：安装完传感器后，使转子转位一圈，利用安装的传感器对叶尖间隙进行测量；

步骤3：滤去三组测量数据中的直流分量以及干扰信号；

步骤4：基于滤波后的三组测量数据以及相关数学模型分离得到静子内表面径向尺寸跳动量、转子轴心初始安装位置以及转子轴心运动轨迹；

步骤5：基于以上分离结果，完成静子内表面圆度误差、转静子偏心量以及转子回转误差的评定后结束；

所述步骤2具体为三组电容传感器在转子转位一圈的情况下分别得到三组叶尖间隙数据D₁(θ)，D₂(θ)，D₃(θ)：

D₁(θ)＝V(θ)+(a'_x+e_x(θ))cos(θ)+(a'_y+e_y(θ))sin(θ) (1)

D₂(θ)＝V(θ+α)+(a'_x+e_x(θ))cos(θ+α)+(a'_y+e_y(θ))sin(θ+α) (2)

D₃(θ)＝V(θ+β)+(a'_x+e_x(θ))cos(θ+β)+(a'_y+e_y(θ))sin(θ+β) (3)；

所述步骤3具体为去除转静子安装偏心以及转子回转误差对叶尖间隙测量数据的影响，对三组数据进行不等权组合，权值为：

得到组合信号：

对式(5)进行离散化处理，其中传感器S₂、S₃相对于S₁的安装角度可以表示为

对C(k)和V(k)分别进行离散傅里叶变换可得：

其中n＝1,2,3,...,N-1；

所述步骤4具体为根据傅里叶变换的时移特性可得：

对f_V(n)进行离散傅里叶逆变换得到机匣内表面径向尺寸变动量；

V(k)＝IDFT[f_V(n)] (11)

式中，V(k)为离散化后的传感器S₁测量得到的机匣径向尺寸变动量，将V(k)从传感器S₁的测量数据D₁(k)中去除；利用最小二乘法可求得转静子安装偏心在X轴和Y轴的分量；

进一步可求得转子轴心初始安装位置即转静子安装偏心：

式中，V(k+p)为离散化后的传感器S₂测量得到的机匣径向尺寸变动量，将V(k)以及V(k+p)分别从传感器S₁以及S₂的测量数据D₁(k)，D₂(k)中去除可得：

对式(1)，式(2)进行离散化处理，并带入式(15)，变形可得：

式中e_x(k)和e_y(k)分别为转子回转误差在X轴以及Y轴方向的分量，对式(16)以及式(17)联立求解可得：

根据式(18)和式(19)得到转子旋转时其轴心位置在X轴以及Y轴方向的坐标分量，进一步可求得转子轴心的运动轨迹公式：

2.根据权利要求1所述误差分离方法，其特征在于，所述步骤4中的测量得到三组测量数据，基于得到的数据，利用频域法对机匣内壁径向尺寸变动进行分离，并对机匣内壁圆度误差进行评定。