基于同心度测量转子不平衡量装配优化技术

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1、基于同心度测量转子不平衡量装配优化技术摘要：本文介绍基于同心度测量的转子不平衡装配优化技术，以部件安装角度优化，满足转子不平衡量的控制目的。针对转子旋转轴线和部件惯性轴间偏差形成的转子不平衡量原理，得到同心度在转子不平衡量中的估算方法，以发动机转子情况给予优化方案。使用蒙特卡洛仿真法行随机装配中优化装配仿真，并对装配优化技术做验证，以此满足对转子不平均原理改善的效果。关键词：同心度测量；转子同心度；不平衡量转配优化引言转子不平衡量为旋转机械激振源。对转子不平衡量进行控制，在旋转机械中十分重要。高速旋转航空发动机中，转子不平衡量控制效果，在发动机装配技术中是关键组成部分。航空发动机转子必须由严格

2、平衡工艺，对转子不平衡大小进行控制，主要是对转子最终不平衡量，初始不平衡量进行控制。1•原理多个部件装配后形成发动机转子，在进行装配过程时，各部件旋转中心和转子旋转轴线必须保持一致。部件装配工艺、部件本身质量，都会造成部件自身旋转中心和转子旋转轴线出现偏差，而这样的偏差是导致转子不平衡主要因素。转子不平衡量是转子旋转轴和转子惯性轴的偏差。旋转轴和惯性轴可建立不同心度、不平衡量关系。以几何为目标点出发，旋转轴可为转子支撑面的圆心连续。转子垂直于轴线连线，可用转子部件两端做链接定位圆心连线进行替代。各连接定位面偏差，导致连接定位面不平行、同心。导致转子装配后，转子旋转轴与部件惯性轴偏差。平移与偏斜

3、效应组合，可将部件旋转轴不平衡量进行计算。转子不平衡量累加，可对转子不平衡特征做了解。得到以几何量测量不平衡量方式。转子转配的各部件惯性轴特征为固有特征，而旋转轴是以部件装配位置变化而变化的。不平衡量因部件旋转轴、惯性轴关系而影响，可使用对部件装配角度优化，对不平衡量进行控制。2•不平衡量的估算及优化2.1.估算方法部件惯性轴线是直线，并与支承面圆心连线、连接成一致；部件为刚性转配，连接处圆心重合；部件质量均匀。部件测量：部件测量是对部件链接定位面间制造偏差进行计算，两个连接定位面间不同行度、心度，部件可用连接面夹角矢量、偏心矢量，对连接定位面偏差进行表示。部件简化是基准面为坐标系惯性轴，和被

4、测连接面结合，惯性轴可定位成被测面和基准面圆心连线。转子装配：将各部件以连接关系进行装置，对转子连接面累积偏差进行计算。连接面可计算出各累积偏差。部件测量时，各连接面偏差为相对偏差，为部件自身坐标系下测量结果。需要将部件偏差置于相同坐标系下，才能得出累积偏差。在累加之时，需对坐标做转换，其测量结果不能直接累加。做部件装配时，连接面安装相位角也会对累积偏差构成影响，相邻部件安装相位角也需在累加计算中考虑在内。旋转轴确定：转子的装配基准坐标系下，第一定位连接面的圆心和最后定位连接面圆心连线便是转子装配组间旋转轴，从而可建立起旋转轴空间直线函数。部件不平衡量计算：对各部件不平衡量、偶不平衡量进行计算

5、，便于做不平衡量累加时，将偶不平衡量、经不平衡量分解为转子组件平衡面，可对平衡量动不平衡量做计算。2.2•不平衡量优化装配中对转子部件周向安装角做调整，能对转子部件旋转轴、惯性轴关系进行影响，从而对转子不平衡量构成影响。可根据此规律，开发通过对转子部件安装角做调整，实现转子不平衡量优化方法。优化计算的方法较多，遗传优化算法、Powel1优化算法是常用算法。这些方法能对转子部件安装角度作为连续变量进行处理，而转子部件安装角度为离散性变量，部件以有限个螺栓连接，也主只能形成有限个安装角度。连接面在不多状况下，可对全部安装面做计算，从而形成最有组合形式，此方法便捷、简单。航空发动机转子组成部件有限，

6、此方法能进行使用。3•仿真计算以国外研究中所用方法做仿真计算，此次以某法定及高压压气机的转子为研究对象，使用蒙特卡洛仿真法，将优化装置过程、随机转配过程做仿真。将各部不平行度、不同心度公差设为0.04mm,公差满足正态分布。不平行分布、不同心的均值为0,其标准差为0.02mmo将其随机生成部件公差,根据优化装配、随机装配做不平衡量的仿真计算，可对两组模式下转子不平衡量得出结果。做7000次仿真计算后，对两组装配方式的不平衡量进行对比。其以累计计算概率是96%,其随机转配下，转子不平衡量区间分布为0〜640gmm,优化装配下，不平衡量区间分布为0〜270gmmo优化装配模式后，转子的初始平衡量显

7、著下降。若优化比例＜50%,概率为75%,对任何部件，优化装配模式为75%概率得到相较于随机装配低50%的不平衡量。从仿真计算中得知，采取优化装配，可有效对转子不平衡量进行改善。4.结语：本文主要对通过测量转子部件的端面跳动、径向跳动，优化部件安装相位角，对转子不平衡量做有效控制。经过对部件惯性轴、转子旋转轴的偏差计算后，对转子的不平衡量做计算。而这样的方式，便形成安装相位角不同对部件旋转轴、部件