基于同心度测量转子不平衡量装配优化技术

1、基于同心度测量转子不平衡量装配优化技术摘要：本文介绍基于同心度测量的转子不平衡装配优化技 术，以部件安装角度优化，满足转子不平衡量的控制目的。 针对转子旋转轴线和部件惯性轴间偏差形成的转子不平衡 量原理，得到同心度在转子不平衡量中的估算方法，以发动 机转子情况给予优化方案。使用蒙特卡洛仿真法行随机装配 中优化装配仿真，并对装配优化技术做验证，以此满足对转 子不平均原理改善的效果。关键词：同心度测量；转子同心度；不平衡量转配优化 引言转子不平衡量为旋转机械激振源。对转子不平衡量进行 控制，在旋转机械中十分重要。高速旋转航空发动机中，转 子不平衡量控制效果，在发动机装配技术中是关键组成部 分。航空

2、发动机转子必须由严格平衡工艺，对转子不平衡大 小进行控制，主要是对转子最终不平衡量，初始不平衡量进 行控制。1原理多个部件装配后形成发动机转子，在进行装配过程时， 各部件旋转中心和转子旋转轴线必须保持一致。部件装配工 艺、部件本身质量，都会造成部件自身旋转中心和转子旋转 轴线出现偏差，而这样的偏差是导致转子不平衡主要因素。转子不平衡量是转子旋转轴和转子惯性轴的偏差。旋转 轴和惯性轴可建立不同心度、不平衡量关系。以几何为目标 点出发，旋转轴可为转子支撑面的圆心连续。转子垂直于轴 线连线，可用转子部件两端做链接定位圆心连线进行替代。 各连接定位面偏差，导致连接定位面不平行、同心。导致转 子装配后，

3、转子旋转轴与部件惯性轴偏差。平移与偏斜效应组合，可将部件旋转轴不平衡量进行计 算。转子不平衡量累加，可对转子不平衡特征做了解。得到 以几何量测量不平衡量方式。转子转配的各部件惯性轴特征 为固有特征，而旋转轴是以部件装配位置变化而变化的。不 平衡量因部件旋转轴、惯性轴关系而影响，可使用对部件装 配角度优化，对不平衡量进行控制。2不平衡量的估算及优化2. 1.估算方法部件惯性轴线是直线，并与支承面圆心连线、连接成一 致；部件为刚性转配，连接处圆心重合；部件质量均匀。部件测量：部件测量是对部件链接定位面间制造偏差进 行计算，两个连接定位面间不同行度、心度，部件可用连接 面夹角矢量、偏心矢量，对连接定

4、位面偏差进行表示。部件 简化是基准面为坐标系惯性轴，和被测连接面结合，惯性轴 可定位成被测面和基准面圆心连线。转子装配：将各部件以连接关系进行装置，对转子连接 面累积偏差进行计算。连接面可计算出各累积偏差。部件测 量时，各连接面偏差为相对偏差，为部件自身坐标系下测量 结果。需要将部件偏差置于相同坐标系下，才能得出累积偏 差。在累加之时，需对坐标做转换，其测量结果不能直接累 加。做部件装配时，连接面安装相位角也会对累积偏差构成 影响，相邻部件安装相位角也需在累加计算中考虑在内。旋转轴确定：转子的装配基准坐标系下，第一定位连接 面的圆心和最后定位连接面圆心连线便是转子装配组间旋 转轴，从而可建立起

5、旋转轴空间直线函数。部件不平衡量计算：对各部件不平衡量、偶不平衡量进 行计算，便于做不平衡量累加时，将偶不平衡量、经不平衡 量分解为转子组件平衡面，可对平衡量动不平衡量做计算。2. 2不平衡量优化装配中对转子部件周向安装角做调整，能对转子部件旋 转轴、惯性轴关系进行影响，从而对转子不平衡量构成影响。 可根据此规律，开发通过对转子部件安装角做调整，实现转 子不平衡量优化方法。优化计算的方法较多，遗传优化算法、powel 1优化算法 是常用算法。这些方法能对转子部件安装角度作为连续变量 进行处理，而转子部件安装角度为离散性变量，部件以有限 个螺栓连接，也主只能形成有限个安装角度。连接面在不多 状况

6、下，可对全部安装面做计算，从而形成最有组合形式， 此方法便捷、简单。航空发动机转子组成部件有限，此方法 能进行使用。3仿真计算以国外研究中所用方法做仿真计算，此次以某法定及高 压压气机的转子为研究对象，使用蒙特卡洛仿真法，将优化 装置过程、随机转配过程做仿真。将各部不平行度、不同心 度公差设为0. 04mm,公差满足正态分布。不平行分布、不同 心的均值为0,其标准差为0. 02mmo将其随机生成部件公差, 根据优化装配、随机装配做不平衡量的仿真计算，可对两组 模式下转子不平衡量得出结果。做7000次仿真计算后，对 两组装配方式的不平衡量进行对比。其以累计计算概率是96%,其随机转配下，转子不平

7、衡 量区间分布为0640gmm,优化装配下，不平衡量区间分布 为0270gmmo优化装配模式后，转子的初始平衡量显著下 降。若优化比例50%,概率为75%,对任何部件，优化装配 模式为75%概率得到相较于随机装配低50%的不平衡量。从 仿真计算中得知，采取优化装配，可有效对转子不平衡量进 行改善。4.结语：本文主要对通过测量转子部件的端面跳动、径向跳动， 优化部件安装相位角，对转子不平衡量做有效控制。经过对 部件惯性轴、转子旋转轴的偏差计算后，对转子的不平衡量 做计算。而这样的方式，便形成安装相位角不同对部件旋转 轴、部件惯性轴关系，从而对转子不平衡量进行影响。以对 安装相位角进行优化，能对装配过程中的转子不平衡量做控 制，采取优化配置，能对转子不平衡量做有效改善。使用蒙 特卡洛仿真计算法，对优化装置改善转子不平衡量情况做进 一步确定。以某高压发动机转子为例，以此进行计算，对优 化设置改善转子不平衡量情况作出结论，结果证明，采取优 化装配，可有效对转子不平衡量进行改善。参考文献：1 李振泰，李红梅，李洪岩等.抽油机机泵联轴器同 心度测量与调整j.油气田地面工程，2011, 30 (7)： 9-10.2 夏鸿飞.大型回转窑安装同心度测量控制方法j. 安徽建筑，2010, 17 (1)： 101.3 田宏光.激光同心度测量系统在检测往复式压缩机 气缸与滑道同心度的应用j.