[发明专利]一种基于端跳测量计算转子装配轴线偏斜的方法

说明书

一种基于端跳测量计算转子装配轴线偏斜的方法，包括三接触点的计算、三角形判定准则和偏斜矩阵齐次坐标变换算法三部分；三点接触计算主要包括初始测量数据的表征、接触点的确定、偏转方向的确定及表征方法；三角形判定准则用于判定所得三点是否符合实际，详细描述了判定原则、计算方法与舍弃点的确定过程；偏斜矩阵齐次坐标变换算法包括倾角方向及大小的矩阵表征，最终装配结果整体轴线偏斜的计算方法与矩阵表示方法等。本方法基于生产实际中的实测端跳数据，实现了在装配前对轴线偏斜的预测，提高了装配后的转子同轴度，同时大大提高了一次装配通过率，对航空发动机转子件装配过程中的轴线预测、装配相位调整与优化有着重要的现实指导意义。

技术领域

本发明属于转子装配轴线偏斜计算方法，可应用于如航空发动机高压压气机转子、高压涡轮盘、低压转子组件等重要零组件装配过程中的轴线预测、装配相位优化、装配指导过程之中。

背景技术

在装备制造过程中，装配作为一个十分重要的环节，对产品的性能及可靠性有着直接影响。而对于航空发动机转子组件而言，保证其装配后的同轴度满足要求非常重要，为了降低由于“试错”装配产生的时间和人力成本，提高装配后的同轴度，装配相位的预测及优化至关重要，而要提高一次装配通过率、降低反复拆装中产生的零件磨损及时间成本，就需要结合工厂实际装配流程，寻求各级盘在装配前端面的形貌与装配后所产生的轴线偏斜之间的关系。

转子装配轴线偏斜的测定是应用于装配相位预测优化中的重要步骤。拟合平面法是一种基于所测转子端面跳动数据进行最小二乘拟合，通过拟合平面方程计算装配堆叠偏斜的方法，这种处理算法程序简单，能够从整体上把握两结合面的形貌特征，但对于具有“双高点”或不规则形貌的转子结合面，其拟合平面与源数据间误差较大，所预测轴线偏斜的精度也难以保证；实际回转中心线法是Axiam公司所采用的轴线偏斜预测方法，其本质是通过对各级盘端面形貌跳动数据的测量，探求其装配后产生的实际回转轴线，并基于此轴线进行装配相位的调整与优化，此方法主要应用于国外，关键技术尚未引进国内，具有较高的预测准确度，但受我国高端零部件制造水平限制，零件超差现象普遍存在，本方法应用过程中没有圆度仪基本的调心调倾过程，较难适应于我国航空发动机转子的生产装配过程中。

本发明是基于对转子装配前的法兰盘结合面端面跳动的测量，不考虑法向弹性变形，提出了一种装配后轴线偏斜的计算方法，该方法可以实现对某一装配相位下各级盘的轴线偏斜预测，而后可以进一步实现装配相位的优化调整，具有重要的现实意义。

发明内容

为满足航空发动机转子件装配过程中的同轴度要求，本发明结合工程实践，基于转子件各单级盘实测跳动数据，提出了一种计算各级间装配偏斜的计算方法。

本方法的计算原理如下：

在刚性假设下，考虑两级盘装配中某一确定的安装相位，计算端面跳动与偏斜量的关系。由于不共线的三点确定一个平面，本方法的核心在于找到刚性条件下两级盘的三个初始接触点，通过这三点确定上一级盘相对下一级盘的偏斜量。需要指出的是，由于机械加工过程使得零件的表面形貌具有“宏观连续性”的特征——即虽然相邻测点测得的跳动值是离散的，但在小范围内的各测点波动较小，在较大尺度上来看是连续的的特征——因而所找出的三个点可以表征刚性接触下的实际初始接触点的位置。

本方法需首先采用圆度仪对各级盘法兰结合面的端面跳动进行测量，而后以每相邻两级盘的端跳数据为输入参数，通过本算法的计算，得出相邻两级盘的相对偏斜矩阵；将每相邻两级盘的偏斜矩阵叠乘，即可得到反映装配体同轴度的总偏斜矩阵；需要指出的是调整不同的装配相位会得到不同的偏斜矩阵，但相邻两级盘的装配相位受螺栓孔、定位孔等的限制是有限的个数。以运用本方法计算出的总偏斜矩阵作为评定参数，可在装配前寻求最优装配相位，大大降低反复拆装次数，提高一次装配合格率。

附图说明

图1是端面跳动对装配偏斜影响示意图。