转动轴线的确定方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种转动轴线的确定方法，用于确定发动机转子的转动轴线，发动机转子包括对准装配在转台设备上的两个轴颈，该确定方法包括：在转台设备上建立柱面坐标系和笛卡尔坐标系；基于柱面坐标系，获取每个轴颈的支撑柱面上多个截面的跳动数据，跳动数据包括各数据采集点的跳动值、角相和z向分度值；结合发动机转子的尺寸，将每个轴颈的跳动数据转换为相对于笛卡尔坐标系的坐标数据；利用螺旋理论并结合柱面拟合法，根据每个轴颈的坐标数据，得到每个轴颈的线矢量；以及，结合重心分布及每个轴颈的支撑柱面的支撑范围，对两个轴颈的线矢量进行耦合，得到发动机转子的转动轴线。上述确定方法可以提高发动机转子的转动轴线的确定精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
转动轴线的确定方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种转动轴线的确定方法，可以确定包括对准装配在转台设备上的两个轴颈的发动机转子的转动轴线，还涉及一种转动轴线的确定系统。

技术介绍

[0002]发动机装配过程作为一个十分重要的环节，对产品可靠性有着直接影响。以发动机转子组件为例，保证装配后同轴度满足要求非常重要，因此由发动机转子跳动得到发动机转动理论轴线是非常关键的。目前得到回转中心或者转动轴线的方法是Axiam公司所用的偏心轴线法，通过测量作为转子前、后基准的前、后轴颈的径向跳动得到偏心，三维空间下连接两处偏心即所得到的转子转动理论轴线即为确定的转动轴线。
[0003]另外，国际专利申请WO2020/051794 A1中，结合弹簧等效模型并根据平衡状态方程计算确定最终偏心量大小完成轴线偏心预测，同时指导于各处安装边。专利技术专利CN106837426A中提及柱面偏心，依旧是利用柱面某一截面代替整个柱面特性。
[0004]综上，当前的这些转动轴线确定方法中，基本都是用基准和安装边止口柱面上某一截面的跳动来代替柱面，并以此作为轴线偏心法的输入数据。然而，选取的测量截面不同，得到的转动轴线不同且差异较大，这会直接影响算法本身的稳定性，而且，得到的转动轴线也有待商榷。
[0005]因此，需要提供一种转动轴线的确定方法，可以提高发动机转子的转动轴线的确定精度。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种确定方法，可以提高发动机转子的转动轴线的确定精度。
[0007]本专利技术还提供一种转动轴线的确定方法，用于确定发动机转子的转动轴线，所述发动机转子包括对准装配在转台设备上的两个轴颈，其特征在于，所述确定方法包括：在所述转台设备上建立柱面坐标系和笛卡尔坐标系；基于所述柱面坐标系，获取每个轴颈的支撑柱面上多个截面的跳动数据，所述跳动数据包括各数据采集点的跳动值、角相和z向分度值；结合所述发动机转子的尺寸，将每个轴颈的所述跳动数据转换为相对于所述笛卡尔坐标系的坐标数据；利用螺旋理论并结合柱面拟合法，根据每个轴颈的所述坐标数据，得到每个轴颈的线矢量；以及，结合重心分布及每个轴颈的支撑柱面的支撑范围，对所述两个轴颈的线矢量进行耦合，得到所述发动机转子的转动轴线。
[0008]在一个实施方式中，所述柱面坐标系和所述笛卡尔坐标系的坐标原点和z轴均一致。
[0009]在一个实施方式中，所述跳动数据和所述坐标数据均采用矩阵表示。
[0010]在一个实施方式中，所述坐标数据是齐次坐标数据。
[0011]在一个实施方式中，将所述跳动数据转换为所述齐次坐标数据通过式（1）来实现：
其中，r表示对应轴颈的设计半径，R
i
表示序号为i的数据采集点的齐次坐标，r
i
表示序号为i的数据采集点的跳动值，z
i
表示序号为i的数据采集点的z向分度值，θ
i
表示序号为i的数据采集点的跳动值。
[0012]在一个实施方式中，所述柱面拟合法是基于螺旋理论的最小二乘法。
[0013]在一个实施方式中，根据所述坐标数据得到所述线矢量通过式（2）至式（6）来实现：其中，$表示对应轴颈的线矢量，r表示对应轴颈的设计半径，S是$的原部，S0是$的对偶部，D
i
表示序号为i的数据采集点的三维坐标，R
i
表示序号为i的数据采集点的齐次坐标。
[0014]在一个实施方式中，所述发动机转子的转动轴线为$，则：$= f(k1,$1, k2,$2,u1,u2,v1,v2)其中，f表示函数关系，$1和$2分别表示所述两个轴颈包含的前轴颈和后轴颈的线矢量，k1=（L0-L1）/L0，k2=1-k1，L0表示所述后轴颈的重心所在位置与所述前轴颈的重心所在位置之间的距离，L1表示所述发动机转子的重心所在位置与所述前轴颈的重心所在位置之间的距离，u1、u2为所述前轴颈的支撑柱面的支撑范围在所述笛卡尔坐标系的z向分度值，v1、v2为所述后轴颈的支撑柱面的支撑范围在所述笛卡尔坐标系下的z向分度值。
[0015]在一个实施方式中，耦合得到所述转动轴线通过式（8）至式（11）来实现：其中，S是$的原部，S0是$的对偶部，Z是z轴的单位矢量。
[0016]本专利技术还提供一种转动轴线的确定系统，包括存储器和处理器，存储器用于存储程序，处理器用于执行所述程序，所述程序被处理器执行时实现前述的确定方法。
[0017]上述转动轴线的确定方法中，利用前支撑柱面和后支撑柱面的不同截面的跳动数据来确定转动轴线，这充分利用支撑柱面的形貌特点，可以提高转动轴线的确定精度，进而提高装配偏心角相预测的准确度，因而可以提高发动机转子的装配质量，提高发动机装配
性能，提高一次性装配合格率，对发动转子的转动性能分析、预测分析、以及堆叠优化的新算法具有重要的意义，可解决发动机转子装配过程中重复拆装的难题，提高发动机一次装配合格率，为发动机工作性能提升具有极大的理论指导意义。
附图说明
[0018]本专利技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：图1是根据本专利技术的转动轴线的确定方法所针对的发动机转子的示例示意图。
[0019]图2是根据本专利技术的转动轴线的确定方法的示例流程图。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施方式和附图对本专利技术作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施方式的内容限制本专利技术的保护范围。
[0021]本专利技术提供一种转动轴线的确定方法，可以确定发动机转子10的转动轴线。发动机转子10包括对准装配在转台设备（未示出）上的两个轴颈。图1中，两个轴颈包含前轴颈1和后轴颈2。每个轴颈具有支撑柱面。轴颈的支撑柱面意指该轴颈由转台设备通过一个轴承内圈直接接触从而进行支撑的外支撑柱面，图1中A1示例性地标示出了前轴颈1的支撑柱面。
[0022]下面结合图1和图2示例性地描述根据本专利技术的转动轴线的确定方法。该转动轴线的确定方法可以包括下述步骤，下面还会结合第一实施例作为示例性的优选实施方式进行描述。
[0023]步骤S1：在转台设备上建立柱面坐标系rθz和笛卡尔坐标系xyz。
[0024]第一实施例中，可以使得柱面坐标系rθz和笛卡尔坐标系xyz的坐标原点和z轴均一致。也即，可以使得柱面坐标系rθz和笛卡尔坐标系xyz的坐标原点为同一点且两者的z轴共线。
[0025]步骤S2：基于柱面坐标系rθz，获取每个轴颈的支撑柱面上多个截面的跳动数据。
[0026]获取的跳动数据可以包括各数据采集点（或者，测量点）的跳动值r
i
、角相θ
i
和z向分度值z
i
，其中，角标i表示各数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转动轴线的确定方法，用于确定发动机转子的转动轴线，所述发动机转子包括对准装配在转台设备上的两个轴颈，其特征在于，所述确定方法包括：在所述转台设备上建立柱面坐标系和笛卡尔坐标系；基于所述柱面坐标系，获取每个轴颈的支撑柱面上多个截面的跳动数据，所述跳动数据包括各数据采集点的跳动值、角相和z向分度值；结合所述发动机转子的尺寸，将每个轴颈的所述跳动数据转换为相对于所述笛卡尔坐标系的坐标数据；利用螺旋理论并结合柱面拟合法，根据每个轴颈的所述坐标数据，得到每个轴颈的线矢量；以及结合重心分布及每个轴颈的支撑柱面的支撑范围，对所述两个轴颈的线矢量进行耦合，得到所述发动机转子的转动轴线。2.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述柱面坐标系和所述笛卡尔坐标系的坐标原点和z轴均一致。3.如权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述跳动数据和所述坐标数据均采用矩阵表示。4.如权利要求3所述的确定方法，其特征在于，所述坐标数据是齐次坐标数据。5.如权利要求4所述的确定方法，其特征在于，将所述跳动数据转换为所述齐次坐标数据通过式（1）来实现：其中，r表示对应轴颈的设计半径，R
i
表示序号为i的数据采集点的齐次坐标，r
i
表示序号为i的数据采集点的跳动值，z
i
表示序号为i的数据采集点的z向分度值，θ
i
表示序号为i的数据采集点的跳动值。6.如权利要求1所述的确定方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：范明争，苏巧灵，汤福龙，郑恒，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：