本申请属于航空发动机领域,特别涉及一种面向同心度及不平衡量的转子装配相位优化方法。
背景技术:
1、航空发动机的使用环境非常恶劣,尤其是发动机转子,在高温、高压、高转速的复杂工况下工作,如何能够平稳运转对于发动机的安全使用和整机振动控制至关重要,影响转子品质的主要因素为转子的同心度和不平衡量。
2、目前工程领域在航空发动机转子装配过程中主要以同心度优化为目标,通过堆叠优化手段尽量降低转子偏心量,在装配后的平衡过程中通过增加配重方式降低转子不平衡量,未在装配过程中考虑转子不平衡量优化,导致部分转子装配后初始不平衡量偏大,需要在平衡环节通过增加配重方法降低转子不平衡量,造成转子连接界面存在内应力,如果为实现转子的平衡增加较大配重,会导致连接界面在高速旋转时存在较大的错动载荷,对转子工作稳定性造成不利的影响。此外,如果平衡前转子不平衡量过大,一般要求分解转子重新装配,严重影响转子装配效率,增加转子装配成本。
3、因此,希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供了一种面向同心度及不平衡量的转子装配相位优化方法,以解决现有技术存在的至少一个问题。
2、本申请的技术方案是:
3、一种面向同心度及不平衡量的转子装配相位优化方法,包括:
4、步骤一、构建转子同心度计算模型及转子不平衡量计算模型;
5、步骤二、根据所述转子同心度计算模型及所述转子不平衡量计算模型,构建转子装配参数数据库;
6、步骤三、从所述转子装配参数数据库中筛选出同心度及不平衡量最优的装配相位。
7、在本申请的至少一个实施例中,步骤一中,所述构建转子同心度计算模型及转子不平衡量计算模型,包括:
8、获取转子的构型,并确定所述转子的装配相位,所述转子包括沿轴向依次连接的多个盘轴零件;
9、确定原点以及正方向,建立所述转子的三维直角坐标系;
10、基于所述三维直角坐标系,构建转子同心度计算模型及转子不平衡量计算模型。
11、在本申请的至少一个实施例中,所述转子包括沿轴向依次连接的鼓筒轴、涡轮前封严盘、高压涡轮盘以及高压涡轮后轴,相邻零件之间通过螺栓连接。
12、在本申请的至少一个实施例中,以所述鼓筒轴前端面中心为原点,以航向为正方向,建立所述转子的三维直角坐标系。
13、在本申请的至少一个实施例中,所述基于所述三维直角坐标系,构建转子同心度计算模型,包括:
14、所述转子同心度计算模型为:
15、
16、其中,(x1,y1)~(xn,yn)分别为转子状态下对应零件后止口形心坐标,r1~rn分别为对应零件后止口偏心距,α1~αn分别为对应零件后止口偏心相位,l1~ln分别为对应零件轴向长度,d2~dn分别为对应零件前止口直径,h1~hn-1分别为对应零件垂直度,β1~βn-1分别为对应零件垂直度相位,n为盘轴零件数量;
17、根据所述转子同心度计算模型,得到对应零件的偏心量及偏心相位计算模型:
18、
19、其中,ri为对应零件偏心量,为对应零件偏心相位;
20、根据所述偏心量及偏心相位计算模型,计算出各个装配相位对应的转子整体偏心量,即rn。
21、在本申请的至少一个实施例中,所述基于所述三维直角坐标系,构建转子不平衡量计算模型,包括:
22、所述转子不平衡量计算模型为:
23、
24、其中,(x1,y1)~(xn,yn)分别为转子状态下对应零件质心相对于实际转轴的坐标,z1~zn分别为对应零件不平衡量,γ1~γn分别为对应零件不平衡量相位,m1~mn分别为对应零件质量,l1~ln分别为对应零件轴向长度,n为盘轴零件数量;
25、根据所述转子不平衡量计算模型,计算出转子整体质心坐标:
26、
27、其中,(x,y)为转子整体质心坐标;
28、计算出各个装配相位对应的转子整体不平衡量以及不平衡量相位:
29、
30、其中,g为转子整体不平衡量,ψ为转子整体不平衡量相位。
31、在本申请的至少一个实施例中,所述转子装配参数数据库中包括:所述转子的装配相位信息,以及各个所述装配相位对应的转子整体偏心量以及转子整体不平衡量。
32、在本申请的至少一个实施例中,步骤三中,所述从所述转子装配参数数据库中筛选出同心度及不平衡量最优的装配相位,包括:
33、确定同心度与不平衡量的优先级别,所述优先级别包括第一优先级以及第二优先级;
34、根据所述第一优先级的参数从所述转子装配参数数据库中筛选出多组装配相位;
35、根据所述第二优先级的参数从多组装配相位中筛选出最优装配相位。
36、在本申请的至少一个实施例中,所述第一优先级的参数为同心度,所述第二优先级的参数为不平衡量。
37、在本申请的至少一个实施例中,根据同心度从所述转子装配参数数据库中筛选出多种装配相位包括:
38、根据同心度从所述转子装配参数数据库中筛选出p%的装配相位,其中,p为2~5中的一个定值。
39、发明至少存在以下有益技术效果:
40、本申请的面向同心度及不平衡量的转子装配相位优化方法,在转子装配过程中,建立转子同心度、不平衡量计算模型,建立转子装配参数数据库,以同心度、不平衡量共同优化为原则从数据库中筛选出最优装配相位,按照该最优装配相位装配后,可在转子同心度满足工程要求的基础上,进一步优化转子初始不平衡量,降低转子后续平衡难度,提高转子装配效率,提高转子连接界面工作稳定性。
1.一种面向同心度及不平衡量的转子装配相位优化方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的面向同心度及不平衡量的转子装配相位优化方法,其特征在于,步骤一中,所述构建转子同心度计算模型及转子不平衡量计算模型,包括:
3.根据权利要求2所述的面向同心度及不平衡量的转子装配相位优化方法,其特征在于,所述转子包括沿轴向依次连接的鼓筒轴、涡轮前封严盘、高压涡轮盘以及高压涡轮后轴,相邻零件之间通过螺栓连接。
4.根据权利要求3所述的面向同心度及不平衡量的转子装配相位优化方法,其特征在于,以所述鼓筒轴前端面中心为原点,以航向为正方向,建立所述转子的三维直角坐标系。
5.根据权利要求4所述的面向同心度及不平衡量的转子装配相位优化方法,其特征在于,所述基于所述三维直角坐标系,构建转子同心度计算模型,包括:
6.根据权利要求5所述的面向同心度及不平衡量的转子装配相位优化方法,其特征在于,所述基于所述三维直角坐标系,构建转子不平衡量计算模型,包括:
7.根据权利要求6所述的面向同心度及不平衡量的转子装配相位优化方法,其特征在于,所述转子装配参数数据库中包括:所述转子的装配相位信息,以及各个所述装配相位对应的转子整体偏心量以及转子整体不平衡量。
8.根据权利要求7所述的面向同心度及不平衡量的转子装配相位优化方法,其特征在于,步骤三中,所述从所述转子装配参数数据库中筛选出同心度及不平衡量最优的装配相位,包括:
9.根据权利要求8所述的面向同心度及不平衡量的转子装配相位优化方法,其特征在于,所述第一优先级的参数为同心度,所述第二优先级的参数为不平衡量。
10.根据权利要求9所述的面向同心度及不平衡量的转子装配相位优化方法,其特征在于,根据同心度从所述转子装配参数数据库中筛选出多组装配相位包括: