一种基于五偏置轴向测量模型的航空发动机转子同轴度堆叠方法技术

本发明专利技术是一种基于五偏置轴向测量模型的航空发动机转子同轴度堆叠方法。本发明专利技术涉及同轴度测量技术领域，偏心误差在测量时引起圆柱构件轴向测量时采样角度发生偏移，确定实际采样角度偏移量；采样角度发生偏移，确定实际角度偏移量；根据测头半径误差，测头半径对偏心误差产生影响，确定偏心误差；测头支杆与竖直方向平行，测头与被测件接触方向为水平方向，引入测量误差，使得测量点表面出现跳动误差，确定跳动误差偏移量和轮廓偏移误差；测头支杆的倾斜误差使得测头半径的误差对同轴度的测量产生影响，确定轮廓测量模型和实际采样角度；基于轮廓测量模型，确定单极转子的误差，并评定多级转子的同轴度。评定多级转子的同轴度。评定多级转子的同轴度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于五偏置轴向测量模型的航空发动机转子同轴度堆叠方法


[0001]本专利技术涉及同轴度测量
，是一种基于五偏置轴向测量模型的航空发动机转子同轴度堆叠方法。

技术介绍

[0002]核心机作为航空发动机的心脏，其装配质量直接影响航空发动机的性能。其主要由多级转子堆叠组成，同轴度是检验多级转子装配质量的核心参数。当航空发动机在工作转速下，如民用发动机一般工作转速可达12000rpm以上，多级转子装配后同轴度误差引起的不平衡响应会被放大，导致发动机振动，造成叶片与机匣发生碰磨。据统计，航空发动机70％以上的故障源于振动，20％左右的故障源于碰磨。通常来说，碰磨和振动的发生均是由装配后的不同轴等因素所导致。因此，航空发动机多级转子装配同轴度超差的问题是制约发动机性能的核心问题。
[0003]目前对同轴度的测量方法主要为回转轴线法，而这种方法存在多个系统误差，这些误差相互耦合会显著影响同轴度的测量精度。因此改进同轴度测量模型，有效分离测量模型的多系统误差，对提高超精密测量精度，实现精密模型工程具有重要意义。
[0004]面向基于接触式的同轴度测量方法时，装置系统中偏心误差、测头偏移误差、测头半径误差、测头支杆倾斜误差、倾斜误差五个系统误差耦合导致同轴度测量不精准问题，亟需提出一种考虑测量装置系统误差的同轴度测量模型，为后续的误差分离提供理论基础。

技术实现思路

[0005]本专利技术为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于五偏置轴向测量模型的航空发动机转子同轴度堆叠方法。
[0006]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0007]本专利技术提供了一种基于五偏置轴向测量模型的航空发动机转子同轴度堆叠方法，本专利技术提供了以下技术方案：
[0008]一种基于五偏置轴向测量模型的航空发动机转子同轴度堆叠方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]步骤1：偏心误差在测量时引起圆柱构件轴向测量时采样角度发生偏移，确定实际采样角度偏移量；
[0010]步骤2：测量过程中传感器的测量方向偏离回转方向时，引入传感器侧头偏移误
差，采样角度发生偏移，确定实际角度偏移量；
[0011]步骤3：根据测头半径误差，实际测量时，偏心、倾斜等系统误差会与测头半径相互影响，测头半径对偏心误差产生影响，确定偏心误差；
[0012]步骤4：测头支杆与竖直方向平行，测头与被测件接触方向为水平方向，引入测量误差，使得测量点表面出现跳动误差，确定跳动误差偏移量和轮廓偏移误差；
[0013]步骤5：测头支杆的倾斜误差使得测头半径的误差对同轴度的测量产生影响，确定轮廓测量模型和实际采样角度；
[0014]步骤6：基于轮廓测量模型，确定单极转子的误差，并评定多级转子的同轴度。
[0015]优选地，所述步骤1具体为：
[0016]各级转子测量面相对于基准轴线的同心度误差最大值即为多级转子同轴度误差，且各级转子同心度误差为其偏心误差的2倍，则通过偏心误差的测量与调整即可实现多级转子同轴度误差测量与装配调整，偏心误差在测量时引起圆柱构件轴向测量时采样角度发生偏移，实际采样角度偏移量通过下式表示：
[0017][0018]其中，p
j
为初始偏心量，α
j
为相应偏心角，r
0j
为拟合半径，φ
ij
为实际采样角度，θ
ij
为理想采样角度。
[0019]优选地，所述步骤2具体为：
[0020]测量过程中传感器的测量方向偏离回转方向时，引入传感器侧头偏移误差，导致采样角度发生偏移，实际角度偏移量通过下式表示：
[0021]Δη
i
＝sin
‑1((m
j
+p
j sin(η
ij
‑
α
j
))/r
0j
)
[0022]其中，m
j
为测头偏移量，O
2j
为由测头偏移而产生的瞬时回转中心，Δθ
ij
为截面各采样点的偏置角。
[0023]优选地，所述步骤3具体为：
[0024]由于测头不能加工成一个无尺寸理想点，引入测头半径误差，实际测量时，偏心、倾斜等系统误差会与测头半径相互影响，测头半径对偏心误差产生影响，偏心误差通过下式表示：
[0025]Δη
j
＝sin
‑1((m
j
+p
j sin(η
ij
‑
α
j
))/(r
0j
+Δl
ij
+r))。
[0026]优选地，所述步骤4具体为：
[0027]测头支杆与竖直方向平行，测头与被测件接触方向为水平方向，机械快加工误差和接触力调整不当，使得接触方向难以保持水平，引入测量误差，使得测量点表面出现跳动误差，跳动误差误差偏移量通过下式表示：
[0028][0029]其中，为测头支杆倾斜角，AA为测头与被测件理想接触方向，BB为实际接触方向；
[0030]由于实际测量中，被测几何轴线与测量回转轴线难以保证重合，引入倾斜误差，倾斜误差导致轮廓测量出现偏移，倾斜误差通过下式表示：
[0031][0032]其中，r0是采样半径，g为几何轴线倾斜角，b
j
为几何轴线在测量平面上的投影方向与初始测量方向的夹角。
[0033]优选地，所述步骤5具体为：
[0034]由于测头支杆的倾斜误差使得测头半径的误差对同轴度的测量产生影响，最终的轮廓测量模型和实际采样角度通过下式表示：
[0035][0036]优选地，所述步骤6具体为：
[0037]基于轮廓测量模型，得到单极转子的误差，并且可以分析多级转子堆叠的误差传递规律，以此来评定多级转子的同轴度，多级转子的装配误差由定位误差和定向误差合成，其中定位误差由平移矩阵表示，定向误差由旋转矩阵表示，由此确定出多级转子堆叠后累计偏心误差表达式，则第n级转子的偏心误差通过下式表示：
[0038][0039]其中，Trari为两级转子结合面间的变换矩阵，TraZi为转子的理想圆心的偏心，Tracle为转子i基准面间隙偏心的平移变换矩阵，Tradzi为转子i基准面加工误差引起的偏心平移变换矩阵，Traori为转子i转子基准面到装配面回转中心的旋转变换矩阵，Rotxi为第i级转子基准面绕X轴的旋转矩阵；Rotyi为第i级转子基准面绕Y轴的旋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于五偏置轴向测量模型的航空发动机转子同轴度堆叠方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：步骤1：偏心误差在测量时引起圆柱构件轴向测量时采样角度发生偏移，确定实际采样角度偏移量；步骤2：测量过程中传感器的测量方向偏离回转方向时，引入传感器侧头偏移误差，采样角度发生偏移，确定实际角度偏移量；步骤3：根据测头半径误差，实际测量时，偏心、倾斜等系统误差会与测头半径相互影响，测头半径对偏心误差产生影响，确定偏心误差；步骤4：测头支杆与竖直方向平行，测头与被测件接触方向为水平方向，引入测量误差，使得测量点表面出现跳动误差，确定跳动误差偏移量和轮廓偏移误差；步骤5：测头支杆的倾斜误差使得测头半径的误差对同轴度的测量产生影响，确定轮廓测量模型和实际采样角度；步骤6：基于轮廓测量模型，确定单极转子的误差，并评定多级转子的同轴度。2.根据权利要求1所述的一种基于五偏置轴向测量模型的航空发动机转子同轴度堆叠方法，其特征是：所述步骤1具体为：各级转子测量面相对于基准轴线的同心度误差最大值即为多级转子同轴度误差，且各级转子同心度误差为其偏心误差的2倍，则通过偏心误差的测量与调整即可实现多级转子同轴度误差测量与装配调整，偏心误差在测量时引起圆柱构件轴向测量时采样角度发生偏移，实际采样角度偏移量通过下式表示：其中，p
j
为初始偏心量，α
j
为相应偏心角，r
0j
为拟合半径，φ
ij
为实际采样角度，θ
ij
为理想采样角度。3.根据权利要求2所述的一种基于五偏置轴向测量模型的航空发动机转子同轴度堆叠方法，其特征是：所述步骤2具体为：测量过程中传感器的测量方向偏离回转方向时，引入传感器侧头偏移误差，导致采样角度发生偏移，实际角度偏移量通过下式表示：Δη
i
＝sin
‑1((m
j
+p
j
sin(η
ij
‑
α
j
))/r
0j
)其中，m
j
为测头偏移量，O
2j
为由测头偏移而产生的瞬时回转中心，Δθ
ij
为截面各采样点的偏置角。4.根据权利要求3所述的一种基于五偏置轴向测量模型的航空发动机转子同轴度堆叠方法，其特征是：所述步骤3具体为：由于测头不能加工成一个无尺寸理想点，引入测头半径误差，实际测量时，偏心、倾斜等系统误差会与测头半径相互影响，测头半径对偏心误差产生影响，偏心误差通过下式表示：Δη
j
＝sin
‑1((m
j
+p
j
sin(η
ij
‑
α
j
))/(r
0j
+Δl
ij
+r))。5.根据权利要求4所述的一种基于五偏置轴向测量模型的航空发动机转子同轴度堆叠方法，其特征是：
所述步骤4具体为：测头支杆与竖直方向平行，测头与被测件接触方向为水平方向，机械快加工误差和接触力调整不当，使得接触方向难以保持水平，引入测量误差，使得测量点表面出现跳动误差，跳动误差误差偏移量通过下式表示：其中，为测头支杆倾斜角，AA为测头与被测件理想接触方向，BB为实际接触方向；由于实际测...

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