航空发动机转子装配相位优化方法及选配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种航空发动机转子装配相位优化方法及选配方法，所述航空发动机转子装配相位优化方法包括：获得压气机转子的轴向长度、压气机转子的前端偏心量及前端偏心相位、涡轮转子的轴向长度、涡轮转子的后端偏心量及后端偏心相位；根据数学模型，获得高压组合转子结合面的偏心量与装配相位角之间的关系；根据高压组合转子结合面的偏心量的要求，调整装配相位角。根据压气机转子及涡轮转子的尺寸特征建立数学模型，从而建立高压组合转子结合面与装配相位角之间的关系，根据该关系，能够快速评估出压气机转子和涡轮转子组装成的组合转子结合面处偏心量或者跳动值范围区间，并可以给出最优的装配相位角，有效指导实际装配工作，提高装配效率。提高装配效率。提高装配效率。

【技术实现步骤摘要】
航空发动机转子装配相位优化方法及选配方法


[0001]本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种航空发动机转子装配相位优化方法及航空发动机转子选配方法。

技术介绍

[0002]引起发动机整机振动的因素很多，转子不平衡量大小以及转子内部不平衡量分布状态是关键因素之一。而影响转子不平衡量最直接最重要的因素就是转子装配质量。一般来讲，一个转子装得越直，其沿轴向跳动越小，意味着转子组件内部各级盘/盘鼓等偏离旋转轴线的程度越小，进而转子组件的初始不平衡量也越小，控制转子跳动是控制转子初始不平衡量的重要手段之一。民用涡扇双转子航空发动机高压组合转子由高压压气机维修单元体转子(简称压气机转子)和高压涡轮维修单元体转子(简称涡轮转子)组成，随着更多新型号航空发动机产品的推出，高压组合转子呈现出越来越细长结构的变化趋势，维修单元体转子自身跳动变化尤其是组合转子中间结合处的跳动值将对组合转子直线度的影响更加敏感。这一方面会使得对维修单元体转子跳动精度要求的需求也更高，这势必导致转子零组件的制造精度和转子组件装配精度需进一步提升，但这会使得零件制造合格率和转子组件装配效率下降。另一方面，现有技术中，难以对高压组合转子中间结合处跳动快速预估，这对于科研发动机转子研制进程推进和型号发动机转子批生产合格率的提升产生了阻碍。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中的装配方法难以满足转子跳动精度要求、同时难以对高压组合转子中间结合处跳动快速预估的缺陷，提供一种航空发动机转子装配相位优化方法及选配方法。<br/>[0004]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0005]一种航空发动机转子装配相位优化方法，所述航空发动机转子装配相位优化方法包括：
[0006]获得压气机转子的轴向长度、压气机转子的前端偏心量及前端偏心相位、涡轮转子的轴向长度、涡轮转子的后端偏心量及后端偏心相位；
[0007]根据数学模型，获得高压组合转子结合面的偏心量与装配相位角之间的关系；
[0008]根据高压组合转子结合面的偏心量的要求，调整装配相位角。
[0009]在本方案中，根据压气机转子及涡轮转子的尺寸特征建立数学模型，通过数学模型，建立高压组合转子结合面与装配相位角之间的关系，根据该关系，能够快速评估出压气机转子和涡轮转子组装成的组合转子结合面处偏心量或者跳动值范围区间，并可以给出最优的装配相位角，有效指导实际装配工作，提高装配效率。
[0010]较佳地，所述获得压气机转子的轴向长度、压气机转子的前端偏心量及前端偏心相位、涡轮转子的轴向长度、涡轮转子的后端偏心量及后端偏心相位包括：
[0011]测量得到压气机转子以后端结合面处配合止口为基准时前端支承轴颈处的跳动值；
[0012]通过最小二乘法拟合出所述压气机转子的前端偏心量及前端偏心相位。
[0013]较佳地，所述获得压气机转子的轴向长度、压气机转子的前端偏心量及前端偏心相位、涡轮转子的轴向长度、涡轮转子的后端偏心量及后端偏心相位包括：
[0014]测量得到涡轮转子以前端结合面处配合止口为基准时后端支承轴颈处的跳动值；
[0015]通过最小二乘法拟合出所述涡轮转子的后端偏心量及后端偏心相位。
[0016]较佳地，所述数学模型的公式为：
[0017][0018]其中：
[0019]S为高压组合转子结合面的偏心量；
[0020]L1为压气机转子的轴向长度；
[0021]P1为压气机转子的前端偏心量；
[0022]L2为涡轮转子的轴向长度；
[0023]P2为涡轮转子的后端处偏心量；
[0024]θ为装配相位角。
[0025]较佳地，根据所述公式，获得高压组合转子结合面的偏心量与装配相位角的关系曲线。
[0026]一种航空发动机转子选配方法，所述航空发动机转子选配方法包括：
[0027]提供m个压气机转子和n个涡轮转子，其中m与n都为大于等于一的整数；
[0028]测量得到每个压气机转子的轴向长度、每个压气机转子的前端偏心量及前端偏心相位、每个涡轮转子的轴向长度、每个涡轮转子的后端偏心量及后端偏心相位；
[0029]将压气机转子与涡轮转子两两任意组合，得到m
×
n组的转子组合；
[0030]利用如前所述的航空发动机转子装配相位优化方法，获得每组转子组合中的高压组合转子结合面的偏心量与装配相位角之间的关系；
[0031]筛选出所有能够符合高压组合转子结合面的偏心量要求的转子组合；
[0032]根据优化目标，选择转子组合，完成转子选配。
[0033]在本方案中，对所有的压气机转子与涡轮转子的组合代入前述的数学模型，获得所有的转子组合中的高压组合转子结合面的偏心量与装配相位角之间的关系，根据优化目标，选择相应的转子组合。
[0034]较佳地，所述根据优化目标，选择转子组合，完成转子选配包括：
[0035]若所述优化目标为在m个压气机转子和n个涡轮转子中，获得具有最多数量的能够符合高压组合转子结合面的偏心量要求的转子组合的选配方式，则列出所有的选配方式，并获得每个选配方式中能够符合高压组合转子结合面的偏心量要求的转子组合的数量，选出其中具有最多数量的能够符合高压组合转子结合面的偏心量要求的转子组合的选配方式。
[0036]较佳地，所述根据优化目标，选择转子组合，完成转子选配包括：
[0037]若所述优化目标为获得高压组合转子结合面的偏心量最小的转子组合，则计算每个转子组合中所能够达到的高压组合转子结合面的最小偏心量，选择能够达到所述最小偏心量的转子组合。
[0038]本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术的航空发动机转子装配相位优化方法，能够快速评估出压气机转子和涡轮转子组装成的组合转子结合面处偏心量或者跳动值范围区间，并可以给出最优的装配相位角，有效指导实际装配工作，提高装配效率。本专利技术的航空发动机转子选配方法，可以用于发动机批量生产中对两个高压维修单元体转子进行配对筛选，提升装配合格率。本专利技术的优化方法更合理也更接近发动机高压组合转子的实际需求。
附图说明
[0039]图1A与图1B为高压组合转子对接装配状态示意图。
[0040]图2A与图2B为压气机转子与涡轮转子处于不同装配相位时的装配状态示意图。
[0041]图3为高压组合转子中压气机转子轴线与涡轮转子轴线的空间几何关系示意图。
[0042]图4为本专利技术一实施例的航空发动机转子装配相位优化方法的流程图。
[0043]图5为本专利技术一实施例的航空发动机转子装配相位优化方法中压气机转子的跳动评价方式。
[0044]图6为本专利技术一实施例的航空发动机转子装配相位优化方法中涡轮转子的跳动评价方式。
[0045]图7为根据本专利技术一实施例的航空发动机转子装配相位优化方法，所绘制的高压组合转子结合面的偏心量与装配相位角之间的关系图。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机转子装配相位优化方法，其特征在于，所述航空发动机转子装配相位优化方法包括：获得压气机转子的轴向长度、压气机转子的前端偏心量及前端偏心相位、涡轮转子的轴向长度、涡轮转子的后端偏心量及后端偏心相位；根据数学模型，获得高压组合转子结合面的偏心量与装配相位角之间的关系；根据高压组合转子结合面的偏心量的要求，调整装配相位角。2.如权利要求1所述的航空发动机转子装配相位优化方法，其特征在于，所述获得压气机转子的轴向长度、压气机转子的前端偏心量及前端偏心相位、涡轮转子的轴向长度、涡轮转子的后端偏心量及后端偏心相位包括：测量得到压气机转子以后端结合面处配合止口为基准时前端支承轴颈处的跳动值；通过最小二乘法拟合出所述压气机转子的前端偏心量及后端偏心相位。3.如权利要求1所述的航空发动机转子装配相位优化方法，其特征在于，所述获得压气机转子的轴向长度、压气机转子的前端偏心量及前端偏心相位、涡轮转子的轴向长度、涡轮转子的后端偏心量及后端偏心相位包括：测量得到涡轮转子以前端结合面处配合止口为基准时后端支承轴颈处的跳动值；通过最小二乘法拟合出所述涡轮转子的后端偏心量及前端偏心相位。4.如权利要求1所述的航空发动机转子装配相位优化方法，其特征在于，所述数学模型的公式为：其中：S为高压组合转子结合面的偏心量；L1为压气机转子的轴向长度；P1为压气机转子的前端偏心量；L2为涡轮转子的轴向长度；P2为涡轮转子的后端处偏心量；θ为装配相位角。5.如权利要求4所述的航空发动机转子装配相...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪俊熙，赵越超，赵岩，
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：