基于轴径双向误差矢量叠加的叶盘装配方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于轴径双向误差矢量叠加的大型高速回转装备叶盘装配方法及系统，属于超精密测量与装配技术领域，其中，该方法包括：测量大型高速回转装备的叶盘几何参数；将大型高速回转装备的叶盘轴心对准，以测量大型高速回转装备的叶盘轴径双向误差矢量；测量大型高速回转装备的各级叶盘不平衡量数据；根据多级叶盘不平衡量传递模型对叶盘几何参数、叶盘轴径双向误差矢量和各级叶盘不平衡量数据进行处理，以评定多级叶盘装配后的不平衡量；根据不平衡量优化大型高速回转装备的装配相位。该方法解决了装配过程中轴径双向偏置误差对大型高速回转装备叶盘轮廓测量精度的影响，以及多级转子装配时各级叶盘的质心传递造成不平衡量不明确的问题。成不平衡量不明确的问题。成不平衡量不明确的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于轴径双向误差矢量叠加的叶盘装配方法及系统


[0001]本专利技术涉及超精密测量与装配
，特别涉及一种基于轴径双向误差矢量叠加的大型高速回转装备叶盘装配方法及系统。

技术介绍

[0002]大型高速回转装备由于其结构复杂、工作环境的特殊性，对转子的加工、测量、装配着极高的要求，其中回转装备转子不平衡量作为判断发动机是否性能良好的重要标准之一，直接影响大型高速回转装备的安全性能。由于大型高速回转装备在装配后，若各级转子不平衡量过大，导致转子几何轴线偏离回转轴线，引发发动机高速运行时载荷成倍放大，产生较大的径向力，磨损发动机零件，同时产生的力矩近一步造成回转轴线的偏离，回转装备振动逐级加剧，产生剧烈的热量损耗，导致大型高速回转装备的使用寿命减少或故障。
[0003]在大型高速回转装备叶盘装配过程中，面对轴径双向偏置误差的耦合机理直接影响多级叶盘不平衡量的传递过程的问题，亟待提出一种基于轴径双向误差矢量叠加的叶盘装配方法，降低不平衡量在大型高速回转装备叶盘装配中的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种基于轴径双向误差矢量叠加的大型高速回转装备叶盘装配方法，该方法降低了不平衡量在大型高速回转装备叶盘装配中的影响。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提出一种基于轴径双向误差矢量叠加的大型高速回转装备叶盘装配系统。
[0007]本专利技术的第三个目的在于提出一种计算机设备。
[0008]本专利技术的第四个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
[0009]为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了基于轴径双向误差矢量叠加的大型高速回转装备叶盘装配方法，包括以下步骤：步骤S1，测量大型高速回转装备的叶盘几何参数，其中，所述叶盘几何参数包括叶盘尺寸参数和叶盘质量；步骤S2，将所述大型高速回转装备的叶盘轴心对准，以测量所述大型高速回转装备的叶盘轴径双向误差矢量；步骤S3，测量所述大型高速回转装备的各级叶盘不平衡量数据；步骤S4，根据多级叶盘不平衡量传递模型对所述叶盘几何参数、所述叶盘轴径双向误差矢量和所述各级叶盘不平衡量数据进行处理，以评定多级叶盘装配后的不平衡量；步骤S5，根据所述不平衡量优化所述大型高速回转装备的装配相位。
[0010]本专利技术实施例的基于轴径双向误差矢量叠加的大型高速回转装备叶盘装配方法，解决了在大型高速回转装备叶盘装配过程中，面对轴径双向偏置误差的耦合机理直接影响多级叶盘不平衡量的传递过程的问题，且降低了不平衡量在大型高速回转装备叶盘装配中的影响，可用于指导多级叶盘的精准测量和装配。
[0011]另外，根据本专利技术上述实施例的基于轴径双向误差矢量叠加的大型高速回转装备
叶盘装配方法还可以具有以下附加的技术特征：
[0012]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S1具体包括：步骤S101，通过三坐标测量仪测量所述大型高速回转装备的叶盘尺寸参数；步骤S102，将所述大型高速回转装备的叶盘置于三传感器测重仪中心的托盘中，得到叶盘质量。
[0013]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S2具体包括：步骤S201，将所述大型高速回转装备的单级叶盘置于双立柱装配测量仪的回转平台上；步骤S202，以所述单级叶盘的下端面为基准面，所述单级叶盘的上端面为测量面，移动所述双立柱装配测量仪的两个电感传感器分别置于轴向基准面和径向基准面，以测量轮廓信息和拟合几何轴线，再通过调倾调心平台将回转平台轴线和几何轴线重合，完成叶盘轴心对准。
[0014]可选地，在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S2还具体包括：步骤S203，移动所述双立柱装配测量仪的两个电感传感器分别置于轴向测量面、径向测量面，得到所述叶盘轴径双向误差矢量。
[0015]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S3具体包括：将所述大型高速回转装备的叶盘通过立式平衡机工装以及工装转接盘通过螺栓连接到平衡机上，预设平衡面高度后，得到各级叶盘不平衡量数据。
[0016]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述叶盘轴径双向误差矢量为：
[0017][0018]其中，为叶盘质心误差传递矩阵，为第1级叶盘下端面圆心O和上端面圆心O1之间的形心传递矩阵，为坐标系绕X轴在位置O1处的旋转传递矩阵，为坐标系绕Y轴在位置O1处的旋转传递矩阵，为第2级叶盘绕Z轴在第1级叶盘配合面中心O1处的旋转传递矩阵，为第2级叶盘下端面圆心O1和上端面圆心O2之间的形心传递矩阵，为坐标系绕X轴在位置O2处的旋转传递矩阵，为坐标系绕Y轴在位置O2处的旋转传递矩阵，为第3级叶盘绕Z轴在第2级叶盘配合面中心O2处的旋转传递矩阵，为第a
‑
1级叶盘下端面圆心O
a
‑2和上端面圆心O
a
‑1之间的形心传递矩阵，为坐标系绕X轴在位置O
a
‑1处的旋转传递矩阵，为坐标系绕X轴在位置O
a
‑1处的旋转传递矩阵，为第a级叶盘绕Z轴在第a
‑
1级叶盘配合面中心O
a
‑1处的旋转传递矩阵，为第a级叶盘下端面圆心O
a
‑1和上端面圆心O
a
之间的形心传递矩阵，m为变量，取值范围为{2，a}，a为叶盘总个数，V
m
为第m级叶盘系统旋转矩阵向量，绕轴Z旋转，V
(m
‑
1)x
为第m
‑
1级转子倾斜误差在配合面中心O
m
‑1处绕轴X的旋转分量，V
(m
‑
1)y
为第m
‑
1级转子倾斜误差在配合面中心O
m
‑1处绕轴Y的旋转分量，
为位置O
a
‑1指向位置O
a
的位置向量，g为取值范围{2，m}的变量，V
g
为第g级叶盘系统旋转矩阵向量，V
(g
‑
1)x
为第g
‑
1级转子倾斜误差在配合面中心O
g
‑1处绕轴X的旋转分量，V
(g
‑
1)y
为第g
‑
1级转子倾斜误差在配合面中心O
g
‑1处绕轴Y的旋转分量，为位置O
m
‑1指向位置O
m
的位置向量。
[0019]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述各级叶盘不平衡量数据为：
[0020][0021]其中，Q
ax
为第a级叶盘不平衡量在X轴上的分量，Q
ay
为第a级叶盘不平衡量在Y轴上的分量，Q
az
为第a级叶盘不平衡量在Z轴上的分量，m
Da
为第a级叶盘质量，m为变量，取值范围为{2，a}，a为叶盘总个数，V
(m
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于轴径双向误差矢量叠加的大型高速回转装备叶盘装配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，测量大型高速回转装备的叶盘几何参数，其中，所述叶盘几何参数包括叶盘尺寸参数和叶盘质量；步骤S2，将所述大型高速回转装备的叶盘轴心对准，以测量所述大型高速回转装备的叶盘轴径双向误差矢量；步骤S3，测量所述大型高速回转装备的各级叶盘不平衡量数据；步骤S4，根据多级叶盘不平衡量传递模型对所述叶盘几何参数、所述叶盘轴径双向误差矢量和所述各级叶盘不平衡量数据进行处理，以评定多级叶盘装配后的不平衡量；步骤S5，根据所述不平衡量优化所述大型高速回转装备的装配相位。2.根据权利要求1所述的基于轴径双向误差矢量叠加的大型高速回转装备叶盘装配方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：步骤S101，通过三坐标测量仪测量所述大型高速回转装备的叶盘尺寸参数；步骤S102，将所述大型高速回转装备的叶盘置于三传感器测重仪中心的托盘中，得到叶盘质量。3.根据权利要求1所述的基于轴径双向误差矢量叠加的大型高速回转装备叶盘装配方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：步骤S201，将所述大型高速回转装备的单级叶盘置于双立柱装配测量仪的回转平台上；步骤S202，以所述单级叶盘的下端面为基准面，所述单级叶盘的上端面为测量面，移动所述双立柱装配测量仪的两个电感传感器分别置于轴向基准面和径向基准面，以测量轮廓信息和拟合几何轴线，再通过调倾调心平台将回转平台轴线和几何轴线重合，完成叶盘轴心对准。4.根据权利要求1所述的基于轴径双向误差矢量叠加的大型高速回转装备叶盘装配方法，其特征在于，所述步骤S2还具体包括：步骤S203，移动所述双立柱装配测量仪的两个电感传感器分别置于轴向测量面、径向测量面，得到所述叶盘轴径双向误差矢量。5.根据权利要求1所述的基于轴径双向误差矢量叠加的大型高速回转装备叶盘装配方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：将所述大型高速回转装备的叶盘通过立式平衡机工装以及工装转接盘通过螺栓连接到平衡机上，预设平衡面高度后，得到各级叶盘不平衡量数据。6.根据权利要求1所述的基于轴径双向误差矢量叠加的大型高速回转装备叶盘装配方法，其特征在于，所述叶盘轴径双向误差矢量为：
其中，为叶盘质心误差传递矩阵，为第1级叶盘下端面圆心O和上端面圆心O1之间的形心传递矩阵，为坐标系绕X轴在位置O1处的旋转传递矩阵，为坐标系绕Y轴在位置O1处的旋转传递矩阵，为第2级叶盘绕Z轴在第1级叶盘配合面中心O1处的旋转传递矩阵，为第2级叶盘下端面圆心O1和上端面圆心O2之间的形心传递矩阵，为坐标系绕X轴在位置O2处的旋转传递矩阵，为坐标系绕Y轴在位置O2处的旋转传递矩阵，为第3级叶盘绕Z轴在第2级叶盘配合面中心O2处的旋转传递矩阵，为第a
‑
1级叶盘下端面圆心O
a
‑2和上端面圆心O
a
‑1之间的形心传递矩阵，为坐标系绕X轴在位置O
a
‑1处的旋转传递矩阵，为坐标系绕X轴在位置O
a
‑1处的旋转传递矩阵，为第a级叶盘绕Z轴在第a
‑
1级叶盘配合面中心O
a
‑1处的旋转传递矩阵，为第a级叶盘下端面圆心O
a
‑1和上端面圆心O
a
之间的形心传递矩阵，m为变量，取值范围为{2，a}，a为叶盘总个数，V
m
为第m级叶盘系统旋转矩阵向量，绕轴Z旋转，V
(m
‑1)x
为第m
‑
1级转子倾斜误差在配合面中心O
m
‑1处绕轴X的旋转分量，V
(m
‑1)y
为第m
‑
1级转子倾斜误差在配合面中心O
m
‑1处绕轴Y的旋转分量，为位置O
a
‑1指向位置O
a
的位置向量，g为取值范围{2，m}的变量，V
g
为第g级叶盘系统旋转矩阵向量，V
(g
‑1)x
为第g
‑
1级转子倾斜误差在配合面中心O
g
‑1处绕轴X的旋转分量，V
(g
‑1)y
为第g
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭久彬，马田田，孙传智，刘永猛，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：