[发明专利]基于动力学振动响应特性的大型高速回转装备深度学习调控与装配方法和装置

说明书

本发明提出了基于动力学振动响应特性的大型高速回转装备深度学习调控与装配方法和装置。本发明从航空发动机多级转静子的几何偏差、转静子不平衡量、转静子的刚度、转静子的振动幅值出发，考虑转静子间装配接触面的面积影响，设置转静子转速为爬升转速得到振动幅值参数。依据上述多级转静子同轴度、不平衡量、刚度和振动幅值的计算方法，建立以装配相位为变量的目标函数，采用蒙特卡洛法求解，根据绘制的分布函数求出概率密度函数，进而得到航空发动机转静子的接触面跳动与最终多级转静子同轴度、不平衡量、刚度和振动幅值之间的概率关系，实现多级转静子装配优化和公差的分配。

技术领域

本发明属于机械装配技术领域，特别是涉及基于动力学振动响应特性的大型高速回转装备深度学习调控与装配方法和装置。

背景技术

航空发动机工作的高转速下，其动态特性直接影响发动机性能，据统计航空发动机70％以上的故障都与振动相关，严重的振动会对航空发动机的性能造成巨大影响，甚至引起飞行事故，造成人员伤亡，带来大量经济损失。因此，目前亟待解决航空发动机装配高速振动幅值超差难题。

苏州东菱振动试验仪器有限公司发明了一种航空发动机振动控制实验平台，包括实验台基座、航空发动机本体、驱动系统、测控系统和安全防护装置；所述驱动系统的第一驱动电机经第一联轴器将动力传递给航空发动机本体的低压转子系统,第二驱动电机经第二联轴器和航空发动机本体的附件传动系统将动力传递给航空发动机本体的高压转子系统,所述电机输出轴、低压转子系统和高压转子系统上设有电容式位移传感器,航空发动机5个支撑轴承所对应的2级机匣、3级机匣、6级机匣、燃烧室机匣以及高压涡轮机匣上设有三向振动加速度传感器,该实验平台可以用来测试分析航空发动机的多因素耦合振机问题；广泛适用于航空发动机双转子系统振动特性和振动控制策略研究。不足之处是：没有对引起航空发动机的多种关键指标因素进行综合考虑，进而寻找一种全局的最优方案。

西北工业大学提出一种提高多转子航空发动机振动监测精度的方法，该方法采用了动态优化采样率和采样点数的方法，同时避免各转子基频发生“频谱泄露”，提高幅值测试精度。从而达到了发动机故障诊断及为现场动平衡提供了技术依据。其不足之处在于：没有充分考虑发动机的实际结构及其具体几何参数值，且没有通过动力学方程来准确计算航空发动机的振动情况以及高速响应特性。

以上方法均存在的问题在于：仅单独进行了同轴度的单目标优化，且建立的同轴度模型未考虑绕X和Y轴的旋转误差，没有考虑不平衡参数，刚度参数，且未建立同轴度、不平衡量、刚度和高速振动响应的综合测量模型，不能实现航空发动机多级转静子同轴度、不平衡量、刚度和高速振动响应的分配。

发明内容

本发明目的是为了解决现有的技术问题，提供了一种基于动力学振动响应特性的大型高速回转装备深度学习调控与装配方法和装置，以解决发动机振动大的问题，实现航空发动机多级转静子的优化和公差分配。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出基于动力学振动响应特性的大型高速回转装备深度学习调控与装配方法，

步骤1、建立多级转静子装配后同轴度、不平衡量、刚度和振动幅值模型；

步骤2、依据蒙特卡罗法生成各级转静子的接触面跳动数据10000组，将随机数带入多级转静子同轴度、不平衡量、刚度和振动幅值公式，旋转各级转静子的旋转角度，进而得到10000组多级转静子同轴度、不平衡量、刚度和振动幅值参数，根据绘制的分布函数求出概率密度函数，进而得到航空发动机转静子的接触面跳动与最终多级转静子同轴度、不平衡量、刚度和振动幅值之间的概率关系，实现多级转静子公差的分配；

步骤3、建立BP神经网络预测模型，使得转静子装配后同轴度、不平衡量、刚度和振动幅值精准预测，从而实现多级转静子装配的优化。

进一步地，所述步骤1具体为：