燃气涡轮转子平衡配重的选配方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种燃气涡轮转子平衡配重的选配方法及系统，其先建立转子简化模型，然后在转子简化模型的基础上构建出呈蜂窝状均匀分布的平衡配重组分布图，在进行选配时，只需获取转子的实际初始不平衡量及实际初始不平衡量与最近配重点之间的夹角，则可基于实际初始不平衡量和夹角从平衡配重组分布图中查找出对应的蜂窝区域，而每个蜂窝区域则表征着一组平衡配重组下组合不平衡量满足不平衡量要求的覆盖区域，从而得到目标平衡配重组，直接采用目标平衡配重组进行装配即可满足不平衡量要求，可以实现燃气涡轮转子平衡配重的自动化选配，相比于现有的多轮迭代选配方式，大大缩短了配平时间，精简了配平过程，并且提高了配平的准确性和可靠性。了配平的准确性和可靠性。了配平的准确性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
燃气涡轮转子平衡配重的选配方法及系统


[0001]本专利技术涉及航空发动机装配
，特别地，涉及一种燃气涡轮转子平衡配重的选配方法及系统。

技术介绍

[0002]航空发动机燃气涡轮转子组件(转子带叶片)在装配至发动机前需进行静平衡试验，通过装配平衡配重保证转子的静不平衡量小于5g.mm，其中，转子的初始不平衡量在50g.mm左右，平衡配重的平衡半径为59mm，不同平衡配重重量、装配后引起的不平衡量、装配位置偏差5
°
引起的转子不平衡量变化如表1所示。
[0003]表1、燃气涡轮一、二级平衡配重表
[0004][0005]从表1可看出，转子结构和平衡配重的重量对平衡要求存在以下问题：
[0006]1)、安装平衡配重产生的不平衡量(最小为51.15.mm)和更换平衡配重产生的不平衡量(相邻组别差值分别为15g.mm和21g.mm)相对于不平衡量要求(5g.mm)过大；
[0007]2)、燃气涡轮的一、二级涡轮转子上有均匀分布的5个平衡配重点，相邻72
°
，平衡配重的平衡半径为59mm，当平衡配重在平衡半径上偏差5
°
时，引起的最小不平衡量变化为4.8g.mm，5
°
相对平衡配重点的间距72
°
过大，其中，平衡配重装配位置的偏差示意如图1所示。
[0008]以上两个问题导致转子的初始不平衡量在大部分情况下无法在装配一两个平衡配重的情况下完成配平，现有平衡配重选配方法是在靠近轻点方向(初始不平衡量反方向)的平衡配重点安装最接近初始不平衡量的平衡配重，经过多轮迭代，直至不平衡量满足要求，但由于平衡配重的重量、组差和装配点夹角过大导致配平花费时间长、过程繁琐，甚至无法平衡合格，平衡时往往需要靠运气平衡合格。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供了一种燃气涡轮转子平衡配重的选配方法及系统，以解决现有平衡配重选配方法存在的配平时间长、过程繁琐的技术问题。
[0010]根据本专利技术的一个方面，提供一种燃气涡轮转子平衡配重的选配方法，包括以下内容：
[0011]基于转子的对称结构和转子初始不平衡量范围建立转子简化模型；
[0012]在转子简化模型的基础上构建出呈蜂窝状均匀分布的平衡配重组分布图；
[0013]获取转子的实际初始不平衡量及实际初始不平衡量与最近配重点之间的夹角，基于实际初始不平衡量和夹角从平衡配重组分布图中查找出目标平衡配重组进行装配。
[0014]进一步地，所述转子简化模型为一个半径为100g.mm、角度为36
°
的扇形区域。
[0015]进一步地，所述在转子简化模型的基础上构建出呈蜂窝状均匀分布的平衡配重组分布图的过程具体为：
[0016]计算每种平衡配重组下组合不平衡量为0时对应的转子初始不平衡量，得到转子初始不平衡量的点状分布图；
[0017]将转子简化模型的区域划分为呈蜂窝状均匀分布的网格图，每个蜂窝单元的圆心对应一个转子初始不平衡量；
[0018]针对网格图中每个蜂窝单元对应的转子初始不平衡量，通过循环计算得到在装配每一种平衡配重组下的组合不平衡量，得到组合不平衡量满足不平衡量要求的多个平衡配重组，并筛选出组合不平衡量最小的平衡配重组；
[0019]在点状分布图的基础上结合筛选出的若干个组合不平衡量最小的平衡配重组，生成呈蜂窝状的平衡配重组分布草图；
[0020]对平衡配重组分布草图进行均匀化处理，得到呈蜂窝状均匀分布的平衡配重组分布图。
[0021]进一步地，所述计算每种平衡配重组下组合不平衡量为0时对应的转子初始不平衡量的过程具体为：
[0022]计算每种平衡配重组的不平衡量，而任意一种平衡配重组的不平衡量有且仅有唯一的转子初始不平衡量相互抵消，从而得到每种平衡配重组下组合不平衡量为0时对应的转子初始不平衡量。
[0023]进一步地，基于下式计算每组平衡配重组的不平衡量：
[0024]Mx＝M1
×
cos(0
°
)+M2
×
cos(
‑
72
°
)+M3
×
cos(
‑
144
°
)+M4
×
cos(144
°
)+M5
×
cos(72
°
)My＝M1
×
sin(0
°
)+M2
×
sin(
‑
72
°
)+M3
×
sin(
‑
144
°
)+M4
×
sin(144
°
)+M5
×
sin(72
°
)
[0025]其中，Mx表示平衡配重组在x方向上的不平衡分量，My表示平衡配重组在y方向上的不平衡分量，M1、M2、M3、M4、M5分别表示一号至五号配重点的不平衡量大小。
[0026]进一步地，所述网格图中的每个蜂窝单元中心为转子初始不平衡量，蜂窝单元的半径为不平衡量要求。
[0027]进一步地，所述对平衡配重组分布草图进行均匀化处理的过程包括以下内容：
[0028]将平衡配重组分布草图中超出转子简化模型区域的平衡配重组去除，并针对相邻蜂窝之间的空白区域和不均匀区域，在点状分布图中查找出对应坐标点，并以坐标点对应的平衡配重组生成新的蜂窝进行填充或更换，得到呈蜂窝状均匀分布的平衡配重组分布
图。
[0029]另外，本专利技术还提供一种燃气涡轮转子平衡配重的选配系统，采用如上所述的选配方法，包括：
[0030]转子简化模型构建模块，用于基于转子的对称结构和转子初始不平衡量范围建立转子简化模型；
[0031]平衡配重图构建模块，用于在转子简化模型的基础上构建出呈蜂窝状均匀分布的平衡配重组分布图；
[0032]平衡配重组选择模块，用于获取转子的实际初始不平衡量及实际初始不平衡量与最近配重点之间的夹角，基于实际初始不平衡量和夹角从平衡配重组分布图中查找出目标平衡配重组进行装配。
[0033]另外，本专利技术还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如上所述的方法的步骤。
[0034]另外，本专利技术还提供一种计算机可读取的存储介质，用于存储进行燃气涡轮转子平衡配重选配的计算机程序，所述计算机程序在计算机上运行时执行如上所述的方法的步骤。
[0035]本专利技术具有以下效果：
[0036]本专利技术的燃气涡轮转子平衡配重的选配方法，先基于转子的对称结构和转子初始不平衡量范围建立转子简化模型，转子简化模型的区域仅占据转子模型的十分之一，大大减少了后续计算量。然后，在转子简化模型的基础上构建出呈蜂窝状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气涡轮转子平衡配重的选配方法，其特征在于，包括以下内容：基于转子的对称结构和转子初始不平衡量范围建立转子简化模型；在转子简化模型的基础上构建出呈蜂窝状均匀分布的平衡配重组分布图；获取转子的实际初始不平衡量及实际初始不平衡量与最近配重点之间的夹角，基于实际初始不平衡量和夹角从平衡配重组分布图中查找出目标平衡配重组进行装配。2.如权利要求1所述的燃气涡轮转子平衡配重的选配方法，其特征在于，所述转子简化模型为一个半径为100g.mm、角度为36
°
的扇形区域。3.如权利要求1所述的燃气涡轮转子平衡配重的选配方法，其特征在于，所述在转子简化模型的基础上构建出呈蜂窝状均匀分布的平衡配重组分布图的过程具体为：计算每种平衡配重组下组合不平衡量为0时对应的转子初始不平衡量，得到转子初始不平衡量的点状分布图；将转子简化模型的区域划分为呈蜂窝状均匀分布的网格图，每个蜂窝单元的圆心对应一个转子初始不平衡量；针对网格图中每个蜂窝单元对应的转子初始不平衡量，通过循环计算得到在装配每一种平衡配重组下的组合不平衡量，得到组合不平衡量满足不平衡量要求的多个平衡配重组，并筛选出组合不平衡量最小的平衡配重组；在点状分布图的基础上结合筛选出的若干个组合不平衡量最小的平衡配重组，生成呈蜂窝状的平衡配重组分布草图；对平衡配重组分布草图进行均匀化处理，得到呈蜂窝状均匀分布的平衡配重组分布图。4.如权利要求3所述的燃气涡轮转子平衡配重的选配方法，其特征在于，所述计算每种平衡配重组下组合不平衡量为0时对应的转子初始不平衡量的过程具体为：计算每种平衡配重组的不平衡量，而任意一种平衡配重组的不平衡量有且仅有唯一的转子初始不平衡量相互抵消，从而得到每种平衡配重组下组合不平衡量为0时对应的转子初始不平衡量。5.如权利要求4所述的燃气涡轮转子平衡配重的选配方法，其特征在于，基于下式计算每组平衡配重组的不平衡量：Mx＝M1
×
cos(0
°
)+M2
×
cos(
‑
72
°
)+M3
×
cos(
‑
144
°
)+M4
×
cos(144
°
)+M5<...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖陈子，孙亚娇，王奋凯，刘翰阳，刘保国，
申请(专利权)人：中国航发南方工业有限公司，
类型：发明
国别省市：