[发明专利]一种高速旋转机械的同心度预测方法、系统及装置

说明书

本发明公开了一种高速旋转机械的同心度预测方法、系统及装置，包括：对获取的机械装置装配前各零件的跳动数据进行处理，得到各零件的真实跳动数据，依据机械装置各零件的实体模型，建立实体和壳体的混合单元模型，结合各零件的真实跳动数据，驱动节点坐标的移动，建立安装边的几何形貌，模拟机械装置各零件的装配过程，获取各零件的变形数据，完成机械的同心度预测。本发明能够准确预测回转机械的装配同心度，具有成本低、精度高，且易于推广应用等特点，可提高装配成功率。

技术领域

本发明属于智能制造领域，涉及一种高速旋转机械的同心度预测方法、系统及装置。

背景技术

螺栓法兰连接广泛应用于旋转机械的结构构件连接，如航空发动机转子的连接、燃气轮机转子连接等。为了满足发动机的振动和功能要求，有必要在可接受的同心度范围内拧紧部件。如果不使用同心度优化方法的模型装配，由于加工精度的限制，各个部件的轴向和径向会存在跳动、偏心、倾斜等误差。直接随机地进行装配，就可能使上面部件累积了下面各个部件的偏心或倾斜误差，造成装配后整体的偏摆和倾斜，导致发动机转子同心度非常差，在工作时会产生剧烈振动，从而影响机械机构的可靠性，并造成不可估量的损失。因此，准确预测此类回转机械装配后的同心度，进而为工程技术人员装配工艺改进提供基础数据，是保障该类结构连接性能可靠的关键所在。近年来，为了准确预测旋转机械的同心度，很多研究人员基于刚体假设，运用坐标变换法、特征值法、遗传优化算法等进行分析预测工作，但这些方法均无法考虑配合面的形貌误差以及装配变形；有一些商用的航空发动机总成精密测量仪表和堆栈优化软件。然而，这些方法设置了严格的定心和调平标准，这花费了大量的时间来满足测量要求，且参考并不总是与转子的旋转中心线对齐的工作台轴线来评估同心度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种高速旋转机械的同心度预测方法、系统及装置，本发明能够准确预测回转机械的装配同心度，具有成本低、精度高，且易于推广应用等特点，可为工程技术人员预测装配偏心量、预判装配效果提供计算工具，也可为该类结构装配工艺参数的优化设计奠定基础，提高装配一次成功率和装配质量。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种高速旋转机械的同心度预测方法，包括：

对获取的机械装置装配前各零件的跳动数据进行处理，得到各零件的真实跳动数据；

依据机械装置各零件的实体模型，建立实体和壳体的混合单元模型；

结合各零件的真实跳动数据，驱动节点坐标的移动，建立安装边的几何形貌；

模拟机械装置各零件的装配过程，获取各零件的变形数据，完成机械的同心度预测。

本发明进一步的改进在于：

对获取的机械装置装配前各零件的跳动数据进行处理的具体方法如下：

根据装配顺序选择各零件的装配前端为基准，使用旋转零件同心度精度测量装置，测得各零件在相应基准下前端、后端的端面跳动数据和径向跳动数据。

得到各零件的真实跳动数据包括选取各零件前端实测的跳动数据，计算各零件的偏心量和偏心角作为测量误差，去除测量误差，得到各零件真实的跳动数据。

建立实体和壳体的混合单元模型，包括：为保证计算速度和分析精度，使用理想平行平面，将各个零件划分成装配区域和中间区域，装配区域采用三维实体单元划分网格，而中间区域则删除实体，通过被删除实体的表面建立壳单元模型，并进行网格划分；同时设置螺栓接触、端面接触和止口接触，完成混合单元模型的建立。

结合各零件的真实跳动数据，驱动节点坐标的移动，建立安装边几何形貌包括拟合各个测点下的真实跳动数据，得到止口的端跳曲线与径跳曲线；根据网格的划分程度，确定选取的节点个数，提取网格上相应位置的节点，添加真实跳动数据，驱动提取的相对应端面与止口配合面位置的节点的坐标的移动。