基于转子初始不平衡量控制的整机振动排故方法.pdf

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1、工程ENGINEERING基于转子初始不平衡量控制的整机振动排故方法TroubleshootingBasedonRotorOriginalUnbalanceControlledinAero-EngineVibration■张冬梅吴法勇孟庆明祖建国/中航工业沈阳发动机设计研究所摘　要：针对某型航空发动机试车低压振动超限问题，结合发动机的结构特点，进行了故障分析。通过改进转子的平衡工艺，提出了控制转子初始不平衡量从而抑制发动机临界转速振动大的排故方法，再次试车时发现振动水平良好。结果表明排故方法有效，对今后发动机装配和整机振动排故具有重要的参考价值。关键词：振动；航空发动机；转子；平衡；装

2、配Keywords：vibration；aero-engine；rotor；balance；assemble0引言不同的振动特征推测出故障原因，进而始不平衡量较大，尤其是三级盘后达到振动是衡量发动机工作质量的一个有针对性地进行排故。本文针对某型航了1000g.mm，见表1。重要标志，振动过大会加速机件的疲劳空发动机在一次低转速磨合试车时的低表1　装配时风扇转子不平衡量损坏，降低发动机工作寿命。发动机试压振动超限问题进行了故障分析，介绍测量值。测量项目相位（）（g.mm）车振动大不但影响研制工作，也带来发了一种基于风扇转子初始不平衡量控制初始一级前587224[1-4]动机分解再装配等一

3、系列重复工作。的排故方法，并成功解决了低压振动大不平衡量三级后1000317某型航空发动机是双转子涡轮风扇发动的问题。剩余一级前9241不平衡量三级后69151机，在其研制过程中发现低压转子过临界转速时出现振动超限问题，振动特征1故障分析风扇转子的动平衡是低速平衡，也表现为转子作同步振动，振动的剧烈程1.1现象描述就是把转子看作刚性体，用两个平衡平度对工作转速很敏感，在临界转速时振发动机在N1转速5100rpm以下台面在低于一阶临界转速下进行平衡。转动最大。实践证明，转子不平衡是引起阶运转时低压振动正常，低压振动值子经过低速动平衡后,虽然可以消除对支发动机振动的主要来源，是影响发动机1

4、mil以下；当N1转速由5100rpm慢慢向承的动压力,但是使转子产生变形的弯矩[5]试车时振动超限的主要因素。上推时低压振动值上升非常快，N1在依然存在，这种变形又产生了新的动压转子平衡在航空发动机的研制中占5949rpm时进气机匣测点A1值超限达力，且变形量与不平衡量成正比。当转有重要地位。转子平衡是在转子制成后到6.2mil，超过规定值约2倍。N1转速子工作转速接近一阶临界转速时，转子采取的一种减振措施。通过在转子的某6000rpm处于低压转子临界转速范围内，成为柔性转子，转子的变形最大，这时[10-15]些截面上增加或减小质量，使转子的重低压振动大主要表现为在临界转速下出低速平

5、衡好的转子又会失衡。转子初心及其几何中心靠近、其一主惯性轴尽现比较明显的峰值点，低压转子具有俯始不平衡量较小时，平衡配重小，临界量和旋转轴线靠近，以减小转子工作时仰形式的共振。频谱分析表明，进气机转速时转子变形后的不平衡量较小；而的不平衡力、力偶或在临界转速附近的匣A1测点振动大时频率成分以低压基频初始不平衡量较大时，平衡配重大，临横向振动量，从而减小转子系统及整机为主。界转速时转子变形后的不平衡量较大，[6-9]振动。1.2故障分析即初始不平衡量大对转子变形比较敏航空发动机整机振动故障通常根据复查装配数据发现，风扇转子的初感，进而引起临界转速下的振动异常。航空维修与工程2014/26

6、2AVIATIONMAINTENANCE&ENGINEERINGwww.aviationnow.com.cn因此，通过初步分析判断，风扇转配合，配合间隙会造成盘鼓组件与风扇亢᠛ᑇ㸵㒘ӊϡᑇ㸵Ẕᶹৢߚ㾷子的初始平衡量大是引起发动机振动大转子的轴线不同心。本次排故需消除转的主要原因。接轴与后轴颈的大间隙配合对盘鼓组件Ⲭ哧㒘ӊ平衡的影响，在盘鼓组件平衡检查时就ϡড়Ḑࡼϡᑇ㸵䞣ẔᶹⲬ哧㒘ӊᮁⲬ2排故方法的确定应装上转接轴，并优化转接轴与后轴颈䞡ᮄ㺙䜡ড়Ḑ2.1发动机分解检查结论的装配位置。经过发动机分解检查，试车后低压2）在常规平衡工艺中，二级卡圈Ⲭ哧㒘ӊϢ໮ࡳ㛑䕈㒘ড়ᑇ㸵ˈᡒߎ᳔Ӭ㒘ড়ԡ㕂涡

7、轮转子的初始不平衡量合格，风扇转组件随二级转子叶片装配，没有考虑卡子的初始不平衡量严重超差。不平衡量圈头重量对盘鼓组件不平衡量的影响。ᇍѠ㑻䕀ᄤ৊⠛䞡䞣ⶽᥦᑣ㺙䜡检查结果见表2，测量值均超差。进一步本次排故需在盘鼓组件平衡时加装二级ϡড়Ḑ确认了此次低压振动大是由风扇转子初卡圈，通过对二级转子叶片重量矩排序乘ᑇ㸵Ẕᶹ始不平衡量大引起的。装配消除二级卡圈头质量对不平衡量的2.2风扇转子平衡工艺分析影响。ড়Ḑ风扇转子为三级轴流式跨声速风2.3平衡工艺