一种基于混合堆叠的大型高速回转装备零部件测量装置、方法及同轴度获取方法制造方法及图纸

一种基于混合堆叠的大型高速回转装备零部件测量装置、方法及同轴度获取方法，涉及发动机装配测量技术领域。解决间隙和过盈配合混合堆叠的多级回转部件装配测量问题。方法包括：回转部件固定于调心调倾工作台；控制气浮回转主轴带动回转部件旋转，左下径向电感传感器测部件的径向基准面偏心量，右下轴向电感传感器测部件倾斜量；右上轴向电感传感器测部件垂直度，左上径向电感传感器测部件考虑加工误差时的同心度；左上径向超声波传感器替换左上径向电感传感器，测间隙配合部件同心度；右上径向超声波传感器替换右上轴向电感传感器，测过盈配合部件同轴度；根据测量获得的数据计算获得混合堆叠后的回转部件累积偏心误差。用于回转部件装配领域。回转部件装配领域。回转部件装配领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于混合堆叠的大型高速回转装备零部件测量装置、方法及同轴度获取方法


[0001]本专利技术涉及发动机装配测量
，尤其涉及一种基于混合堆叠的大型高速回转装备零部件测量装置。

技术介绍

[0002]发动机作为航空发动机的心脏，其核心机主要由多级回转部件堆叠组成，多级回转部件的装配测量质量直接影响整机的可靠性、稳定性及综合性能。以云龙发动机涡轮为例，其由三十多个回转部件堆叠组成，每个部件的回转轴与整个发动机的轴线重合时最为理想。多级回转部件装配后的轴线与回转轴线如果偏差微米级时将产生振动，偏差过大时将导致振动故障。
[0003]空天动力发动机涡轮部分在运行时可达40000r/min，超高转速下回转部件装配不同轴带来的同轴度误差，会导致振动在高速运转时会放大100至1000倍，显著加剧回转部件间的摩擦，严重时会产生叶片碰摩、断裂，甚至航天器坠毁爆炸，造成不可挽回的重大损失。
[0004]空天动力发动机涡轮基具有结构小型且回转部件级数多的特点，在不足一米的轴上需要安装数十个回转部件，回转部件装配由间隙配合和过盈配合的方法共同完成。回转部件误差在多级回转部件安装过程中会被迅速放大，并且安装随机性也会严重影响发动机性能。
[0005]现有技术对于间隙和过盈配合混合堆叠的多级回转部件装配测量不精准，亟需探索一种间隙和过盈配合混合堆叠的多级回转部件装配测量机理，对发动机回转部件装配后的整体进行精准测量。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决了间隙和过盈配合混合堆叠的多级回转部件装配测量问题。
[0007]本专利技术提供一种基于混合堆叠的大型高速回转装备零部件测量装置，包括间隙配合的回转部件和过盈配合的回转部件，所述装置包括：
[0008]气浮回转主轴、左气浮导轨、右气浮导轨、调心调倾工作台、左下连接件、左上连接件、右上连接件、右下连接件、左下横向测杆、左上横向测杆、右上横向测杆、右下横向测杆、左下径向电感传感器、左上径向电感传感器、右上轴向电感传感器、右下轴向电感传感器；
[0009]所述调心调倾工作台固定于气浮回转主轴中心位置，所述左气浮导轨和右气浮导轨垂直且对称分布在气浮回转主轴的两侧；所述左上连接件和左下左下连接件从上至下依次套装在左气浮导轨上，所述左上横向测杆水平嵌套在所述左上连接件上，所述左下横向测杆水平嵌套在左下连接件上；所述右上连接件和右下连接件从上至下依次套装在右气浮导轨上，所述右上横向测水平嵌套在右上连接件上，所述右下横向测杆水平嵌套在右下连接件上；
[0010]所述左上径向电感传感器与左上横向测杆固定连接，用于检测回转部件考虑加工
误差时的同心度，所述左下径向电感传感器与左下横向测杆固定连接，用于检测回转部件的径向基准面偏心量；所述右上轴向电感传感器与右上横向测杆固定连接，用于检测回转部件的垂直度，所述右下轴向电感传感器与右下横向测杆固定连接，用于检测回转部件倾斜量。
[0011]进一步的，提供一种优选实施方式，所述测量装置还包括：左上径向超声波传感器和右上径向超声波传感器；所述左上径向超声波传感器替换左上径向电感传感器与左上横向测杆固定连接，用于检测间隙配合的回转部件的同心度；所述右上径向超声波传感器替换右上轴向电感传感器与右上横向测杆固定连接，用于检测过盈配合回转部件的同轴度。
[0012]进一步的，提供一种优选实施方式，所述测量装置还包括：卡盘，所述卡盘位于调心调倾工作台中心位置，用于固定回转部件。
[0013]进一步的，还提供一种优选实施方式，所述测量装置还包括：大理石基座；
[0014]所述气浮回转主轴嵌套在大理石基座中心位置。
[0015]进一步的，还提供一种优选实施方式，所述左上连接件和左下连接件在左气浮导轨垂向方向上下移动。
[0016]本专利技术还提供一种基于混合堆叠的大型高速回转装备零部件测量方法，所述方法包括：
[0017]S1：将回转部件放置于调心调倾工作台上固定；
[0018]S2：上位机控制气浮回转主轴带动回转部件匀速旋转，左下径向电感传感器检测回转部件的径向基准面偏心量，右下轴向电感传感器检测回转部件倾斜量；
[0019]S3：根据获取的所述回转部件的径向基准面偏心量和回转部件倾斜量，调节调心调倾工作台；
[0020]S4：右上轴向电感传感器检测回转部件的垂直度，左上径向电感传感器检测回转部件考虑加工误差时的同心度；
[0021]S5：左上径向超声波传感器替换左上径向电感传感器与左上横向测杆固定连接，检测间隙配合的回转部件的同心度；
[0022]S6：右上径向超声波传感器替换右上轴向电感传感器与右上横向测杆固定连接，检测过盈配合回转部件的同轴度；
[0023]S7：根据间隙回转部件和过盈回转部件的形状误差和S4、S5和S6检测获得回转部件考虑加工误差时的同心度、间隙配合的回转部件的同心度以及过盈配合回转部件的同轴度，获得间隙装配和过盈装配混合堆叠后的回转部件累积偏心误差。
[0024]进一步，还提供一种优选实施方式，所述气浮回转主轴带动回转部件匀速旋转的旋转速度为4～5r/min，采样点数为每圈1080个点。
[0025]进一步，还提供一种优选实施方式，所述调节调心调倾工作台，具体为：
[0026]调节调心调倾工作台，所述回转部件径向基准面偏心量数值在0～3μm的范围内，回转部件轴向倾斜量数值在0～2
″
的范围内。
[0027]进一步，还提供一种优选实施方式，所述获得间隙装配和过盈装配混合堆叠后的回转部件累积偏心误差，具体为：
[0028][0029]其中，Rotor
ri
为间隙装配和过盈装配回转部件结合面间的变换矩阵，Rotor
Zi
为回转部件i理想圆心的偏心，Rotor
clearancei
为回转部件i基准面间隙偏心的平移变换矩阵，Rotor
dzi
为回转部件i基准面加工误差引起的偏心平移变换矩阵，Rotor
orientationi
为回转部件i基准面到装配面回转中心的旋转变换矩阵，Rotor
deformationi
为回转部件过盈配合引起的变形偏心的平移变换矩阵；Mo
Xi
为第i级回转部件基准面绕X轴的旋转矩阵；Mo
Yi
为第i级回转部件基准面绕Y轴的旋转矩阵；Mo
Zi
为第i级回转部件绕Z轴的旋转矩阵；S
i
为第i级回转部件装配面圆心的理想位置向量；dS'
i
为第i级回转部件间隙偏心位置矢量；dS
i
为第i级回转部件装配面圆心位置的加工误差向量；dM
j
″
为第i级回转部件过盈配合引起的偏心位置矢量；Mo
Z1
为单位矩阵。
[0030]本专利技术还提供一种基于混合堆叠的大型高速回转装备零部件同轴度获取方法，所述方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于混合堆叠的大型高速回转装备零部件测量装置，包括间隙配合的回转部件和过盈配合的回转部件，其特征在于，所述装置包括：气浮回转主轴(2)、左气浮导轨(3a)、右气浮导轨(3b)、调心调倾工作台(4)、左下连接件(5a)、左上连接件(5b)、右上连接件(5c)、右下连接件(5d)、左下横向测杆(6a)、左上横向测杆(6b)、右上横向测杆(6c)、右下横向测杆(6d)、左下径向电感传感器(7a)、左上径向电感传感器(7b)、右上轴向电感传感器(9a)、右下轴向电感传感器(9b)；所述调心调倾工作台(4)固定于气浮回转主轴(2)中心位置，所述左气浮导轨(3a)和右气浮导轨(3b)垂直且对称分布在气浮回转主轴(2)的两侧；所述左上连接件(5b)和左下左下连接件(5a)从上至下依次套装在左气浮导轨(3a)上，所述左上横向测杆(6b)水平嵌套在所述左上连接件(5b)上，所述左下横向测杆(6a)水平嵌套在左下连接件(5a)上；所述右上连接件(5c)和右下连接件(5d)从上至下依次套装在右气浮导轨(3b)上，所述右上横向测(6c)水平嵌套在右上连接件(5c)上，所述右下横向测杆(6d)水平嵌套在右下连接件(5d)上；所述左上径向电感传感器(7b)与左上横向测杆(6b)固定连接，用于检测回转部件考虑加工误差时的同心度，所述左下径向电感传感器(7a)与左下横向测杆(6a)固定连接，用于检测回转部件的径向基准面偏心量；所述右上轴向电感传感器(9a)与右上横向测杆(6c)固定连接，用于检测回转部件的垂直度，所述右下轴向电感传感器(9b)与右下横向测杆(6d)固定连接，用于检测回转部件倾斜量。2.根据权利要求1所述的一种基于混合堆叠的大型高速回转装备零部件测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括：左上径向超声波传感器(10a)和右上径向超声波传感器(10b)；所述左上径向超声波传感器(10a)替换左上径向电感传感器(7b)与左上横向测杆(6b)固定连接，用于检测间隙配合的回转部件的同心度；所述右上径向超声波传感器(10b)替换右上轴向电感传感器(9a)与右上横向测杆(6c)固定连接，用于检测过盈配合回转部件的同轴度。3.根据权利要求1所述的一种基于混合堆叠的大型高速回转装备零部件测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括：卡盘(8)，所述卡盘位于调心调倾工作台(4)中心位置，用于固定回转部件。4.根据权利要求1所述的一种基于混合堆叠的大型高速回转装备零部件测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括：大理石基座(1)；所述气浮回转主轴(2)嵌套在大理石基座(1)中心位置。5.根据权利要求1所述的一种基于混合堆叠的大型高速回转装备零部件测量方法，其特征在于，所述左上连接件(5b)和左下连接件(5a)在左气浮导轨(3a)垂向方向上下移动。6.一种基于混合堆叠的大型高速回转装备零部件测量方法，其特征在于，所述方法包括：S1：将回转部件放置于调心调倾工作台(4)上固定；S2：上位机控制气浮回转主轴(2)带动回转部件匀速旋转，左下径向电感传感器(7a)检测回转部件的径向基准面偏心量，右下轴向电感传感器(9b)检测回转部件倾斜量；S3：根据获取的所述回转部件的径向基准面偏心...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙传智，武慧林，刘永猛，谭久彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：