航空发动机转子和静子同心度及叶尖间隙测量方法及系统技术方案

一种航空发动机转子和静子同心度及叶尖间隙测量方法及系统，方法包括获取初始测量点处航空发动机的转静子间隙量；得到间隙最大跳动量FIR值及其相位、采样轮廓曲线凹点到平均轮廓的最大偏差IMP值及其相位、偏心距ECC值及其相位、相对于回转中心的最大间隙值及其相位、相对于回转中心的最小间隙值及其相位、相对于几何中心的最大间隙值及其相位、相对于几何中心的最小间隙值及其相位；绘制角度-间隙分布图；水平放置测量时修正间隙量；得到航空发动机转静子的同心度误差值和叶尖间隙。系统包括采样数据分析模块、转静子同心度计算模块、叶尖间隙分析计算模块、水平测量的下沉量修正模块。适用于航空发动机转子和静子的同心度及叶尖间隙的测量。

【技术实现步骤摘要】
航空发动机转子和静子同心度及叶尖间隙测量方法及系统
本专利技术属于航空发动机
，具体涉及一种航空发动机转子和静子同心度及叶尖间隙测量方法及系统。
技术介绍
航空发动机的风扇(低压压气机)、高压压气机、高压涡轮和低压涡轮等旋转机械的四大转子，以及相应的支承结构是发动机的关键结构，对于发动机的性能、安全性、寿命等都有重要影响，需要在装配过程中重点关注和检测，在种类繁多的测量参数中，同心度是反映设计与装配结构状态、旋转支撑件质量的关键特征参数之一，直接影响各级转子叶尖间隙等，对发动机性能有很大影响,叶尖间隙过大，使叶尖泄露增大，导致发动机效率下降，甚至会引起发动机喘振；叶尖间隙过小，则会因叶尖与机匣之间的摩擦，影响发动机的安全运转甚至导致发动机损坏。目前国内在研的航空发动机的装配与测试过程中虽然也关注同心度，但是受到测试方法和测试手段的局限，主要是停留在三坐标或者百分表单点测量的基础上，其测量的准确性、效率和精度都比较低；也有采用探针式测量等较先进测量方法，但主要采用进口测量系统，尤其是在对测量数据的分析与数据处理手段上，主要采用国外分析软件(如Linipot测试系统)，其核心技术，尤其是其数据处理方案，是与航空发动机相关的关键技术，受到国外相关国家的严密封锁，是无法获知的。严重制约了国产航空发动机以及其它旋转机械的整体质量的提高。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种航空发动机转子和静子同心度及叶尖间隙测量方法及系统。本专利技术的技术方案是：一种航空发动机转子和静子同心度及叶尖间隙测量方法，包括以下步骤：步骤1：获取位移传感器测量的静子轮廓上的初始测量点处航空发动机的转子与静子之间的间隙量，进而获得静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的间隙量；步骤2：根据静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的间隙量得到间隙最大跳动量FIR值及其相位、采样轮廓曲线凹点到平均轮廓的最大偏差IMP值及其相位、偏心距ECC值及其相位、相对于回转中心的最大间隙值及其相位、相对于回转中心的最小间隙值及其相位、相对于几何中心的最大间隙值及其相位、相对于几何中心的最小间隙值及其相位；步骤2.1：根据静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的间隙量筛选出间隙最大跳动量FIR值及其相位、相对于回转中心的最大间隙值及其相位、相对于回转中心的最小间隙值及其相位；步骤2.2：采用最小二乘圆法或无约束优化方法计算静子的几何中心位置，进而得到转子和静子间的偏心距ECC值及其相位；步骤2.3：根据静子的几何中心位置计算相对于几何中心的最大间隙值及其相位、相对于几何中心的最小间隙值及其相位、采样轮廓曲线凹点到平均轮廓的最大偏差IMP值及其相位；步骤3：根据步骤2.1～2.3得到的数据绘制角度-间隙分布图，即各数据相对于初始测量点的角度与转子与静子之间的间隙量的分布图，并在该分布图中标记出采样轮廓曲线凹点到平均轮廓的最大偏差IMP位置、相对于几何中心的最大间隙位置、相对于几何中心的最小间隙位置和几何中心的位置；步骤4：若航空发动机为水平放置测量时，根据下沉量与静子几何中心的相对位置，对静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的航空发动机的转子与静子之间的间隙量进行修正，重复步骤2～3，对各数据进行修正；步骤5：根据偏心距ECC值得到航空发动机转子和静子的同心度误差值和静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的转子和静子的叶尖间隙。实现所述的航空发动机转子和静子同心度及叶尖间隙测量方法的系统，包括采样数据分析模块、转静子同心度计算模块、叶尖间隙分析计算模块、水平测量的下沉量修正模块；所述采样数据分析模块用于获取相对于静子轮廓从初始测量点开始测量得到的所有测量点的间隙量，并根据获取的间隙量筛选出间隙最大跳动量FIR值及其相位、相对于回转中心的最大间隙值及其相位、相对于回转中心的最小间隙值及其相位；所述转静子同心度计算模块用于采用最小二乘圆法或无约束优化方法计算静子的几何中心位置，进而得到转子和静子间的偏心距ECC值及其相位；所述叶尖间隙分析计算模块用于根据静子的几何中心位置计算相对于几何中心的最大间隙值及其相位、相对于几何中心的最小间隙值及其相位、采样轮廓曲线凹点到平均轮廓的最大偏差IMP值及其相位；所述角度-间隙分布图绘制模块用于绘制间隙最大跳动量FIR值、相对于回转中心的最大间隙值、相对于回转中心的最小间隙值、转子和静子间的偏心距ECC值、相对于几何中心的最大间隙值、相对于几何中心的最小间隙值、采样轮廓曲线凹点到平均轮廓的最大偏差IMP值、相对于初始测量点的角度与转子与静子之间的间隙量的分布图，即角度-间隙分布图，并在该分布图中标记出采样轮廓曲线凹点到平均轮廓的最大偏差IMP位置、相对于几何中心的最大间隙位置、相对于几何中心的最小间隙位置和几何中心的位置；所述水平测量的下沉量修正模块用于在航空发动机为水平放置测量时，根据下沉量与静子几何中心的相对位置，对静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的航空发动机的转子与静子之间的间隙量进行修正，进而对间隙最大跳动量FIR值及其相位、采样轮廓曲线凹点到平均轮廓的最大偏差IMP值及其相位、偏心距ECC值及其相位、相对于回转中心的最大间隙值及其相位、相对于回转中心的最小间隙值及其相位、相对于几何中心的最大间隙值及其相位、相对于几何中心的最小间隙值及其相位、角度-间隙分布图进行修正；同心度及叶尖间隙的测量结果模块用于根据修正后的偏心距ECC值得到航空发动机转子和静子的同心度误差值和静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的转子和静子的叶尖间隙。有益效果：1.本专利技术能够准确计算出间隙最大跳动量FIR值及其相位、采样轮廓曲线凹点到平均轮廓的最大偏差IMP值及其相位、偏心距ECC值及其相位、相对于回转中心的最大间隙值及其相位、相对于回转中心的最小间隙值及其相位、相对于几何中心的最大间隙值及其相位、相对于几何中心的最小间隙值及其相位；2.本专利技术与Linipot软件计算的参数值FIRMag、IMPMag、IMPAngle、ECCMag、ECCAngle以及下沉量修正值等进行对比分析，各参数的绝对误差均小于0.001，相对误差均小于0.005％。其误差的原因均可被认为是计算处理过程中的舍入误差。与Linipot软件的对应的测量具有同等计算精度。附图说明图1是本专利技术的具体实施方式的转静子间隙测量分析原理(位移传感器的采样圆周及采样曲线)图；图2是本专利技术的具体实施方式的修正下沉量原理图；图3是本专利技术的具体实施方式的数据波形曲线图；图4是本专利技术的具体实施方式的XY坐标图；图5是本专利技术的具体实施方式的航空发动机转子和静子同心度及叶尖间隙测量方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细说明。以某个型号的航空发动机为例实施本专利技术的测量方法。图3、4均为实测数据曲线，获取的数据，得到的各个数据出来，最终的测量结果，即转静子同心度和叶尖间隙的结果数据见表2～5中。一种航空发动机转子和静子同心度及叶尖间隙测量方法，如图5所示，包括以下步骤：步骤1：获取位移传感器测量的静子轮廓上的初始测量点处航空发动机的转子与静子之间的间隙量，进而获得静子轮廓上从初始测量点开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空发动机转子和静子同心度及叶尖间隙测量方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：获取位移传感器测量的静子轮廓上的初始测量点处航空发动机的转子与静子之间的间隙量，进而获得静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的间隙量；步骤2：根据静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的间隙量得到间隙最大跳动量FIR值及其相位、采样轮廓曲线凹点到平均轮廓的最大偏差IMP值及其相位、偏心距ECC值及其相位、相对于回转中心的最大间隙值及其相位、相对于回转中心的最小间隙值及其相位、相对于几何中心的最大间隙值及其相位、相对于几何中心的最小间隙值及其相位；步骤2.1：根据静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的间隙量筛选出间隙最大跳动量FIR值及其相位、相对于回转中心的最大间隙值及其相位、相对于回转中心的最小间隙值及其相位；步骤2.2：采用最小二乘圆法或无约束优化方法计算静子的几何中心位置，进而得到转子和静子间的偏心距ECC值及其相位；步骤2.3：根据静子的几何中心位置计算相对于几何中心的最大间隙值及其相位、相对于几何中心的最小间隙值及其相位、采样轮廓曲线凹点到平均轮廓的最大偏差IMP值及其相位；步骤3：根据步骤2.1~2.3得到的数据绘制角度‑间隙分布图，即各数据相对于初始测量点的角度与转子与静子之间的间隙量的分布图，并在该分布图中标记出采样轮廓曲线凹点到平均轮廓的最大偏差IMP位置、相对于几何中心的最大间隙位置、相对于几何中心的最小间隙位置和几何中心的位置；步骤4：若航空发动机为水平放置测量时，根据下沉量与静子几何中心的相对位置，对静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的航空发动机的转子与静子之间的间隙量进行修正，重复步骤2~3，对各数据进行修正；    步骤5：根据偏心距ECC值得到航空发动机转子和静子的同心度误差值和静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的转子和静子的叶尖间隙。...

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机转子和静子同心度及叶尖间隙测量方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：获取位移传感器测量的静子轮廓上的初始测量点处航空发动机的转子与静子之间的间隙量，进而获得静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的间隙量；步骤2：根据静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的间隙量得到间隙最大跳动量FIR值及其相位、采样轮廓曲线凹点到平均轮廓的最大偏差IMP值及其相位、偏心距ECC值及其相位、测量点相对于回转中心的最大间隙值及其相位、测量点相对于回转中心的最小间隙值及其相位、测量点相对于几何中心的最大间隙值及其相位、测量点相对于几何中心的最小间隙值及其相位；步骤2.1：根据静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的间隙量筛选出间隙最大跳动量FIR值及其相位、测量点相对于回转中心的最大间隙值及其相位、测量点相对于回转中心的最小间隙值及其相位；步骤2.2：采用最小二乘圆法或无约束优化方法计算静子的几何中心位置，进而得到转子和静子间的偏心距ECC值及其相位；步骤2.3：根据静子的几何中心位置计算测量点相对于几何中心的最大间隙值及其相位、测量点相对于几何中心的最小间隙值及其相位、采样轮廓曲线凹点到平均轮廓的最大偏差IMP值及其相位；步骤3：根据步骤2.1~2.3得到的间隙最大跳动量FIR值、测量点相对于回转中心的最大间隙值、测量点相对于回转中心的最小间隙值、转子和静子间的偏心距ECC值、测量点相对于几何中心的最大间隙值、测量点相对于几何中心的最小间隙值、采样轮廓曲线凹点到平均轮廓的最大偏差IMP值绘制角度-间隙分布图，即各数据相对于初始测量点的角度与转子静子之间的间隙量的分布图，并在该分布图中标记出采样轮廓曲线凹点到平均轮廓的最大偏差IMP位置、测量点相对于几何中心的最大间隙位置、测量点相对于几何中心的最小间隙位置和几何中心的位置；步骤4：若航空发动机为水平放置测量时，根据下沉量与静子几何中心的相对位置，对静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的航空发动机的转子与静子之间的间隙量进行修正，重复步骤2~3，对各数据进行修正；步骤5：根据修正后的偏心距ECC值得到航空发动机转子和静子的同心度误差值和静子轮廓上从初始测量点开始测量得到的所有测量点的转子和静子的叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张镭，陈研，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21