一种主从因素综合分析的转子堆叠装配优化方法技术

本发明专利技术公开了一种主从因素综合分析的转子堆叠装配优化方法，包括步骤：基于转子堆叠误差传播规律和不平衡量叠加机理建立转子堆叠精度预测模型的优化方法，基于所述转子堆叠精度预测模型的优化方法得到初步优化装配相位；基于所述初步优化装配相位，分别对每级转子进行装配过盈量分析，得到离散过盈量函数；对所述离散过盈量函数做离散傅里叶变换，得到离散频谱能量函数；根据所述离散频谱能量函数构造优化目标函数；根据所述优化目标函数以及所述初步优化装配相位得到最终的优化装配相位。所述主从因素综合分析的转子堆叠装配优化方法达到转子装配后，同心度小、减少振动，提高航空发动机装配效率的目的。航空发动机装配效率的目的。航空发动机装配效率的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种主从因素综合分析的转子堆叠装配优化方法


[0001]本专利技术属于航空发动机
，具体涉及一种主从因素综合分析的转子堆叠装配优化方法。

技术介绍

[0002]航空发动机装配是航空发动机制造过程中的最后环节，对发动机的质量、性能和生产效率具有重要影响。转子作为航空发动机的核心部件，其装配技术一直是航空发动机研究领域的重点，目前国内的转子装配还大量依靠经验和试错方法，安装的效率和一次成功率低，装配精度的高低和稳定性依赖于装配工人的经验和技术水平，容易出现各级转子中心关于实际回转轴线的偏移量过大的现象，导致转子整体同心度偏差和不平衡量较大，在高速旋转状态下极易产生振动、碰摩等故障，严重影响航空发动机性能。随着航空发动机整体性能的不断提升，对核心部件转子的要求也不断提高，针对转子堆叠装配过程中出现的问题，需要一种有效的指导航空发动机转子装配的方法，来提高装配效率，减小航空发动机运行过程中由于同心度偏差和不平衡量导致的振动，改善航空发动机的性能。
[0003]现有的转子堆叠装配优化方法一般是基于转子堆叠误差传播规律和不平衡量叠加机理建立转子堆叠精度预测模型的方法，能够通过对各级转子进行测量并计算得到转子组件同心度和不平衡量综合最优的各级转子装配相位。
[0004]但现有的国内外优化方法只考虑了各级转子的质量等效到质心造成的影响，没有考虑各级转子止口过盈配合对转子组件装配结果的影响，各级盘之间的装配靠圆柱面配合，实际生产得到的零件止口轮廓不完全重合，在装配过程中容易出现过盈量分布不均，从而导致接触应力不均匀，最终造成配合面处产生附加位移，与计算得到的理想位置不重合，增大了装配过程产生的偏差。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的上述缺陷，提供一种主从因素综合分析的转子堆叠装配优化方法，以解决航空发动机转子同心度和不平衡量超差以及止口过盈量分布不均导致零件倾斜的问题，达到转子装配后，同心度小、减少振动，提高航空发动机装配效率的目的。
[0006]本专利技术专利解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种主从因素综合分析的转子堆叠装配优化方法，包括步骤：
[0008]基于转子堆叠误差传播规律和不平衡量叠加机理建立转子堆叠精度预测模型的优化方法，基于所述转子堆叠精度预测模型的优化方法得到初步优化装配相位；
[0009]基于所述初步优化装配相位，分别对每相邻两级转子之间的装配进行装配过盈量分析，得到离散过盈量函数；
[0010]对所述离散过盈量函数做离散傅里叶变换，得到离散频谱能量函数；
[0011]根据所述离散频谱能量函数构造优化目标函数；
[0012]根据所述优化目标函数以及所述初步优化装配相位得到最终的优化装配相位。
[0013]进一步的，所述初步优化装配相位为：
[0014][0015]式(1)中，N为转子组件的总级数，m为相邻两级转子之间装配相位的个数，θ
n
为第n级转子组件与第n+1级转子组件之间的初步优化装配相位，θ表示一组转子的装配相位参数，为每相邻两种装配相位之间的相位差。
[0016]进一步的，基于所述初步优化装配相位，分别对每相邻两级转子之间的装配进行装配过盈量分析，得到离散过盈量函数具体为：
[0017]测量每级转子的前安装边止口径向跳动数据和后安装边止口径向跳动数据；
[0018]根据所述前安装边止口径向跳动数据、后安装边止口径向跳动数据以及所述初步优化装配相位建立转子止口表面形貌变化曲线；
[0019]令相邻两级转子安装边的所述转子止口表面形貌变化曲线的最小二乘圆圆心重合，对于第i级转子装配，在范围内，根据配合止口的表面形貌变化曲线积分计算过盈量或间隙量，得到离散过盈量函数。
[0020]进一步的，所述离散过盈量函数为：
[0021][0022]其中，δ
i
(nθ1)表示第i级转子与第i+1级转子之间的装配在范围内的离散过盈量；ρ1(θ)，ρ2(θ)分别代表外柱面和内柱面对应的转子止口表面形貌变化曲线在以相配合两级转子表面形貌曲线最小二乘圆圆心为原点建立的极坐标系下的函数关系，其形式与第i级转子与第i+1级转子之间的装配相位θ
i
相关，为常数，n＝0，1，...，m
‑
1为离散过盈量函数的自变量。
[0023]进一步的，对所述离散过盈量函数做离散傅里叶变换，得到离散频谱能量函数具体为：对所述离散过盈量函数δ
i
(nθ1)在范围内做离散傅里叶变换，得到离散频谱能量函数Δ
i
(kω1)，所述Δ
i
(kω1)为公式(3)所示：
[0024][0025]式(3)中其中k＝0，1，...，m
‑
1为离散频谱能量函数的自变量，j表示虚数单位，为常数，i＝1，2，...，N
‑
1。
[0026]进一步的，根据所述离散频谱能量函数构造优化目标函数具体为：
[0027]取能量临界值E，当Δ
i
(1)＞E时，认为接触应力分布不均主要由频率为ω＝ω1的
部分引起，此装配相位不可取，当Δ
i
(1)＜E时，认为接触应力分布不均主要由频率ω＞ω1的部分引起，以高频能量的最大值为优化目标，构造优化目标函数f
i
(θ
i
)。
[0028]进一步的，所述优化目标函数f
i
(θ
i
)如下：
[0029][0030]其中，f
i
(θ
i
)为分段函数，当|Δ
i
(1)|为离散频谱能量函数Δ
i
(kω1)在k＝1时的模，|Δ
i
(1)|＞E时取
‑
|Δ
i
(1)|，当|Δ
i
(1)|≤E时取Δ
i
(kω1)在k≠1时模的最大值，θ
i
表示第i级转子与第i+1级转子之间的装配相位，由于离散过盈量函数的表达式中ρ1(θ)，ρ2(θ)的形式依赖于θ
i
的取值，因此改变θ
i
可以得到不同的优化目标函数值。
[0031]进一步的，对第i级转子装配，取范围内的装配相位分别计算优化目标函数f
i
(θ)值，当f
i
(θ)值不全为负时，取f
i
(θ)值最小的装配相位θ作为最终优化装配相位，当该范围内的七组f
i
(θ)值全为负值时，取f
i
(θ)值绝对值最小的装配相位θ作为最终优化装配相位。
[0032]第二方面，本专利技术提供一种主从因素综合分析的转子堆叠装配优化装置，包括：
[0033]第一处理单元，用于基于转子堆叠误差传播规律和不平衡量叠加机理建立转子堆叠精度预测模型的优化方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主从因素综合分析的转子堆叠装配优化方法，其特征在于，包括步骤：基于转子堆叠误差传播规律和不平衡量叠加机理建立转子堆叠精度预测模型的优化方法，基于所述转子堆叠精度预测模型的优化方法得到初步优化装配相位；基于所述初步优化装配相位，分别对每相邻两级转子之间的装配进行装配过盈量分析，得到离散过盈量函数；对所述离散过盈量函数做离散傅里叶变换，得到离散频谱能量函数；根据所述离散频谱能量函数构造优化目标函数；根据所述优化目标函数以及所述初步优化装配相位得到最终的优化装配相位。2.根据权利要求1所述的主从因素综合分析的转子堆叠装配优化方法，其特征在于，所述初步优化装配相位为：式(1)中，N为转子组件的总级数，m为相邻两级转子之间装配相位的个数，θ
n
为第n级转子组件与第n+1级转子组件之间的初步优化装配相位，θ表示一组转子的装配相位参数，为每相邻两种装配相位之间的相位差。3.根据权利要求1所述的主从因素综合分析的转子堆叠装配优化方法，其特征在于，基于所述初步优化装配相位，分别对每相邻两级转子之间的装配进行装配过盈量分析，得到离散过盈量函数具体为：测量每级转子的前安装边止口径向跳动数据和后安装边止口径向跳动数据；根据所述前安装边止口径向跳动数据、后安装边止口径向跳动数据以及所述初步优化装配相位建立转子止口表面形貌变化曲线；令相邻两级转子安装边的所述转子止口表面形貌变化曲线的最小二乘圆圆心重合，对于第i级转子装配，在范围内，根据配合止口的表面形貌变化曲线积分计算过盈量或间隙量，得到离散过盈量函数。4.根据权利要求1所述的主从因素综合分析的转子堆叠装配优化方法，其特征在于，所述离散过盈量函数为：其中，δ
i
(nθ1)表示第i级转子与第i+1级转子之间的装配在范围内的离散过盈量；ρ1(θ)，ρ2(θ)分别代表外柱面和内柱面对应的转子止口表面形貌变化曲线在以相配合两级转子表面形貌曲线最小二乘圆圆心为原点建立的极坐标系下的函数关系，其形式与第i级转子与第i+1级转子之间的装配相位θ
i
相关，为常数，n＝0，1，...，m
‑
1为离散过盈量函数的自变量。5.根据权利要求1所述的主从因素综合分析的转子堆叠装配优化方法，其特征在于，对
所述离散过盈量函数做离散傅里叶变换，得到离散频谱能量函数具体为：对所述离散过盈量函数δ
i
(nθ1)在范围内做离散傅里叶变换，得到离散频谱能量函数Δ
i
(kω1)，所述Δ
i
(kω1)为公式(3)所示：式(3)中其中k＝0，1，...，m
‑
1为离散频谱能量函数的自变量，j表示虚数单位，为常数，i＝1，2，...，N
‑
1。6.根据权利要求5所述的主从因素综合分析的转子堆叠装配优化方法，其特征在于，根据所述离散频谱能量函数构造优化目标函数具体为：取能量临界值E，当...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，王泽生，梁嘉炜，彭景光，吴动波，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：