[发明专利]一种大型旋转装备利用多维装配参数的振动预测方法

权利要求书

1.一种大型旋转装备利用多维装配参数的振动预测方法，其特征在于,所述方法包括：

步骤1、获取航空发动机高压压气机转子HPC和高压涡轮转子HPT的主要结构尺寸和质量信息，以及高压组合转子同轴度测量位置的结构尺寸信息；

步骤2、获取发动机HPC和HPT的不平衡的几何偏心矢量和装配成组合转子的装配相位，以及组合转子状态下的同轴度偏心矢量；

步骤3、将HPC和HPT的不平衡矢量除以各自的质量，转换为质心偏移矢量；

步骤4、将不同装配体自身的几何偏心与装配相位进行矢量叠加，结合组合转子状态下的同轴度偏心矢量，获取前后支撑位置的回转中心线以及各个装配体自身几何偏心与中心线的旋转矢量；

步骤5、根据多级装配体所处的层级及对应的旋转矢量，将装配体不同测量位置处不平衡矢量和等效的质心偏移矢量转化到组合转子回转中心线上转换，形成基于组合转子回转中心线的等效不平衡质心偏移矢量；

步骤6、将基于组合转子回转中心线等效的不平衡质心偏移矢量根据各个装配体的不同质量，转化为组合转子状态下对应的不平衡矢量分布，与组合转子的同轴度偏心共同形成装配数据集；

步骤7、使用主成分分析方法PCA，归一化降低装配数据集的维度并去除其数据波动影响后，利用不平衡响应运动方程获取指定转速下不同测点振动特征值；

步骤8、将组合转子状态下的不平衡矢量和同轴度偏心作为输入参数，所对应的振动响应特征值作为目标参数，使用XGBoost算法形成基于多维装配性能参数的振动特征预测模型；

步骤9、将真实发动机装配体的组合转子的装配数据转化为预测模型输入参数，评价振动特征值是否符合限值要求，同时评价相应输入装配数据的整体质量。

2.根据权利要求1所述的一种大型旋转装备利用多维装配参数的振动预测方法，其特征在于：所述步骤1中装配体主要结构尺寸信息，分别包括几何偏心和动平衡测量位置的轴向长度和径向半径，以及该装配体的自身轴向长度，所述步骤1中高压组合转子同轴度测量位置的结构尺寸信息包括测量位置的轴向长度和径向半径。

3.根据权利要求1所述的一种大型旋转装备利用多维装配参数的振动预测方法，其特征在于：所述步骤2中组合转子的装配相位，指HPC和HPT几何偏心180°对角错位装配。

4.根据权利要求1所述的一种大型旋转装备利用多维装配参数的振动预测方法，其特征在于，所述步骤4中获取组合转子状态下同轴度偏心矢量的具体步骤包括：

S1、在坐标系中，HPC的前端作为原点，将它的几何偏心大小按照偏心角度方向进行投影，得到HPC后止口的坐标位置；

S2、将HPT前止口的起始位置与HPC后止口位置重合，将HPT的几何偏心大小按照组合转子的装配相位角度在坐标系中进行投影，获取HPT末端的坐标位置；

S3、利用HPC的HPC和HPT的结构尺寸信息，获取组合转子前后轴承支点的回转中心线方向角，计算公式为：

其中，η_hpc和η_hpt分别为HPC/HPT自身与组合转子状态下的实际回转中心线的夹角，p_hpc为HPC自身的几何偏心大小，l_hpc为HPC的轴向长度，l_hpt为HPT的轴向长度。

5.根据权利要求1所述的一种大型旋转装备利用多维装配参数的振动预测方法，其特征在于，所述步骤5中组合转子等效不平衡质心偏移矢量的算法步骤包括：

其中，D_i,k为不平衡测量位置在组合转子回转中心下的偏移距离，d_i,k为HPC或HPT不平衡测量位置的轴向距离，为HPC或HPT测量得到的质心偏移角度，θ_pk为HPC状态下的几何偏心角度，为组合转子状态下的对应不平衡位置的质心偏移角度，为HPC或HPT在自身装配体状态下测量得到的质心偏移大小，为组合转子状态下的对应不平衡位置的质心偏移大小。