【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空发动机，公开了一种压气机转子止口压力面长度设计方法及装置。
技术介绍
1、由于结构、重量、加工及装配的限制，航空发动机转子需要由多种材料加工而成的构件通过不同形式的连接结构组合而成，导致转子结构不可避免的存在连接界面。
2、当转子系统处于高温高速旋转的状态下，连接界面的接触状态、接触应力分布和界面相对位置关系等接触特征参数均会发生较大改变，进而改变转子结构局部刚性，并产生附加不平衡量，引起转子系统振动特性发生明显变化。国内某型发动机在核心机地面台架试车过程中，曾多次出现了因压气机转子止口设计不合理引起的振动超限问题，导致发动机台架试车无法正常开展，严重制约了型号的研制进程。
3、为了提高压气机转子的连接稳健性，目前常见的手段为优化螺栓连接形式，如增加螺栓数目，提高预紧力等。实际上，若转子止口长度设计不合理，同样会导致转子局部刚度变化和增加附加不平衡量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种压气机转子止口压力面长度设计方法及装置，能够避免转子止口配合面发生微观塑性变形，进而规避容易产生附加不平衡量引起转子振动增加的问题，且能够保证止口配合面在任何状态下均保持压紧状态，确保止口处连接结构的稳定性，不影响转子系统的振动特性。
2、为了实现上述技术效果，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种压气机转子止口压力面长度设计方法，所述转子止口压力面为鼓筒止口和轮盘止口的接触面包括：
4、根据发动机工作时的稳态
5、根据最大挤压力、转子止口压力面的应力不均匀系数、转子止口直径分析获得转子止口压力面最小长度；
6、根据压气机转子止口压力面平均接触应力下限值，采用二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值；
7、根据鼓筒止口径向刚度、轮盘止口径向刚度、转子止口压力面设计紧度、转子止口压紧量下限值以及止口平均接触应力下限值分析获得转子止口压力面最大长度；
8、将转子止口压力面最小长度、转子止口压力面最大长度确定为压气机转子止口压力面长度范围。
9、进一步地，转子止口压力面最小长度根据分析获得，其中为转子止口压力面最小长度，为二维转子强度分析方法获得的转子止口的最大挤压力，为转子止口压力面的应力不均匀系数，为转子止口直径，为止口压力面材料中的屈服极限最小值。
10、进一步地，根据压气机转子止口压力面平均接触应力下限值，采用二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值的方法包括：若二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值小于0.1mm，则转子止口压紧量下限值取值为0.1mm，若二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值大于等于0.1mm，则取对应的分析值。
11、进一步地，转子止口压力面最大长度根据分析获得，其中为转子止口压力面最大长度，为鼓筒止口径向刚度，为轮盘止口径向刚度，为转子止口直径，为转子止口压紧量下限值，为止口平均接触应力下限值。
12、为实现上述技术效果，本专利技术还提供了一种压气机转子止口压力面长度设计装置，包括：
13、数据采集模块，用于根据发动机工作时的稳态工况和瞬态历程，采用二维转子强度分析方法获得转子止口的最大挤压力；
14、第一分析模块，用于根据最大挤压力、转子止口压力面的应力不均匀系数、转子止口直径分析获得转子止口压力面最小长度；
15、第二分析模块，用于根据压气机转子止口压力面平均接触应力下限值，采用二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值；
16、第三分析模块，用于根据鼓筒止口径向刚度、轮盘止口径向刚度、转子止口压力面设计紧度、转子止口压紧量下限值以及止口平均接触应力下限值分析获得转子止口压力面最大长度；
17、输出模块，用于将转子止口压力面最小长度、转子止口压力面最大长度确定为压气机转子止口压力面长度范围，并输出压气机转子止口压力面长度范围值。
18、进一步地，所述第一分析模块根据分析获得转子止口压力面最小长度，其中为转子止口压力面最小长度，为二维转子强度分析方法获得的转子止口的最大挤压力，为转子止口压力面的应力不均匀系数，为转子止口直径，为止口压力面材料中的屈服极限最小值。
19、进一步地，所述第二分析模块中，根据压气机转子止口压力面平均接触应力下限值，采用二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值后，若二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值小于0.1mm，则转子止口压紧量下限值取值为0.1mm，若二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值大于等于0.1mm，则取对应的分析值。
20、进一步地，所述第三分析模块根据分析获得转子止口压力面最大长度，其中为转子止口压力面最大长度，为鼓筒止口径向刚度，为轮盘止口径向刚度，为转子止口直径，为转子止口压紧量下限值，为止口平均接触应力下限值。
21、与现有技术相比，本专利技术所具备的有益效果是：
22、1、本专利技术考虑发动机工作时的稳态工况和瞬态历程，采用二维转子强度分析方法获得转子止口的最大挤压力，在最大挤压力下采用最大接触应力限制值计算转子止口最小长度，能够避免转子止口配合面发生微观塑性变形，进而规避容易产生附加不平衡量引起转子振动增加的问题；
23、2、本专利技术通过鼓筒止口径向刚度、轮盘止口径向刚度、转子止口压力面设计紧度、转子止口压紧量下限值以及止口平均接触应力下限值分析获得转子止口压力面最大长度，能够保证止口配合面在任何状态下均保持压紧状态，确保止口处连接结构的稳定性，不影响转子系统的振动特性。
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1.一种压气机转子止口压力面长度设计方法，所述转子止口压力面为鼓筒止口和轮盘止口的接触面；其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的压气机转子止口压力面长度设计方法，其特征在于：转子止口压力面最小长度根据分析获得，其中为转子止口压力面最小长度，为二维转子强度分析方法获得的转子止口的最大挤压力，为转子止口压力面的应力不均匀系数，为转子止口直径，为止口压力面材料中的屈服极限最小值。
3.根据权利要求1所述的压气机转子止口压力面长度设计方法，其特征在于：根据压气机转子止口压力面平均接触应力下限值，采用二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值的方法包括：若二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值小于0.1mm，则转子止口压紧量下限值取值为0.1mm，若二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值大于等于0.1mm，则取对应的分析值。
4.根据权利要求1所述的压气机转子止口压力面长度设计方法，其特征在于：转子止口压力面最大长度根据分析获得，其中为转子止口压力面最大长度，为鼓筒止口径向刚度，为轮盘止口径向刚度，为转子止口直径，为转子止口压紧量下限
5.一种压气机转子止口压力面长度设计装置，用于实施权利要求1所述的压气机转子止口压力面长度设计方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的压气机转子止口压力面长度设计装置，其特征在于：所述第一分析模块根据分析获得转子止口压力面最小长度，其中为转子止口压力面最小长度，为二维转子强度分析方法获得的转子止口的最大挤压力，为转子止口压力面的应力不均匀系数，为转子止口直径，为止口压力面材料中的屈服极限最小值。
7.根据权利要求5所述的压气机转子止口压力面长度设计装置，其特征在于：所述第二分析模块中，根据压气机转子止口压力面平均接触应力下限值，采用二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值后，若二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值小于0.1mm，则转子止口压紧量下限值取值为0.1mm，若二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值大于等于0.1mm，则取对应的分析值。
8.根据权利要求5所述的压气机转子止口压力面长度设计装置，其特征在于：所述第三分析模块根据分析获得转子止口压力面最大长度，其中为转子止口压力面最大长度，为鼓筒止口径向刚度，为轮盘止口径向刚度，为转子止口直径，为转子止口压紧量下限值，为止口平均接触应力下限值。
...【技术特征摘要】
1.一种压气机转子止口压力面长度设计方法，所述转子止口压力面为鼓筒止口和轮盘止口的接触面；其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的压气机转子止口压力面长度设计方法，其特征在于：转子止口压力面最小长度根据分析获得，其中为转子止口压力面最小长度，为二维转子强度分析方法获得的转子止口的最大挤压力，为转子止口压力面的应力不均匀系数，为转子止口直径，为止口压力面材料中的屈服极限最小值。
3.根据权利要求1所述的压气机转子止口压力面长度设计方法，其特征在于：根据压气机转子止口压力面平均接触应力下限值，采用二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值的方法包括：若二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值小于0.1mm，则转子止口压紧量下限值取值为0.1mm，若二维转子强度分析方法获得转子止口压紧量下限值大于等于0.1mm，则取对应的分析值。
4.根据权利要求1所述的压气机转子止口压力面长度设计方法，其特征在于：转子止口压力面最大长度根据分析获得，其中为转子止口压力面最大长度，为鼓筒止口径向刚度，为轮盘止口径向刚度，为转子止口直径，为转子止口压紧量下限值，为止口平均接触应力下限值。
5.一种压气机转子止...
【专利技术属性】
技术研发人员：程荣辉，曾瑶，石斌，庞燕龙，陈亮，张少平，雷新亮，刘天文，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：
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