[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

说明书

本发明公开了一种基于三误差耦合的大型高速回转装备误差分离方法。步骤1：三组电容传感器分布于航空发动机叶片上；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、转自轴心初始安装位置以及转自轴心运动轨迹；步骤5：完成三误差量的评定后结束。大型高速回转装备静子内壁的圆度误差，转静子安装偏心以及大型高速回转装备转子的回转误差。对这些误差进行分离并以此为基础对大型高速回转装备的装配过程进行指导有利于改善其转静子间隙的均匀性，需要对各个误差进行分别测量，操作繁琐，耗时较长。

技术领域

本发明属于装备误差分离技术领域；具体涉及一种基于三误差耦合的大型高速回转装备误差分离方法。

背景技术

大型回转装备转静子间隙的装配均匀化是评价其装配质量的重要指标。以航空发动机为例，叶尖间隙分布不均匀，会导致转子振动、推力减小、可靠性差、工作效率低、油耗高、气动性能差。在严重情况下，还会引起压气机喘振、转子摩擦、叶片摩擦断裂和严重的发动机故障。当前大型回转装备转静子间隙的测量技术以及较为成熟，但对间隙的控制方法较为缺乏。事实上，间隙的大小受到多种因素的影响，包括大型高速回转装备静子内壁的圆度误差，转静子安装偏心以及大型高速回转装备转子的回转误差。对这些误差进行分离并以此为基础对大型高速回转装备的装配过程进行指导有利于改善其转静子间隙的均匀性。此前，通常需要对各个误差进行分别测量，操作繁琐，耗时较长。如何利用测量得到的叶尖间隙数据快速分离得到以上三种误差目前还缺乏研究。

发明内容

本发明提出了一种基于三误差耦合的大型高速回转装备误差分离方法，基于得到的三传感器测量叶尖间隙数据，与数据分离出静子内壁圆度误差，转静子安装偏心以及转子回转误差三种误差的方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于三误差耦合的大型高速回转装备误差分离方法，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。

进一步的，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。

进一步的，所述对机匣内壁圆度误差进行评定后，将机匣内壁尺寸变动量从传感器S₁的测量数据中去除，利用最小二乘法对测量数据进行处理可得到转子轴心初始安装位置，以此对转静子安装偏心量进行评定。

进一步的，对转静子安装偏心量进行评定后，对相关数据进行处理即可得到转子轴心运动轨迹，以此对转子回转误差进行评定。

进一步的，在所述步骤2中设测量数据的采样点数为N，设置坐标系，坐标系原点O为静子机匣理想轮廓的圆心以及三个传感器的测量中心。

进一步的，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)：