多級盤轉(zhuǎn)子裝配不平衡量預(yù)測與優(yōu)化

劉洪慧,劉亮,李明華,東曉,孫清超

(大連理工大學(xué) 機械工程學(xué)院,遼寧大連 116024)

航空發(fā)動機裝配質(zhì)量是保證航空發(fā)動機整機性能的重要因素,其中轉(zhuǎn)子不平衡量過大是引起的不平衡力是影響整機振動的關(guān)鍵因素之一。而多級盤轉(zhuǎn)子裝配后的初始不平衡量過大,會給后續(xù)平衡工藝帶來困難,同時在轉(zhuǎn)子出現(xiàn)故障時會產(chǎn)生更大的振動,所以在裝配過程中控制初始不平衡量的大小十分重要。

國內(nèi)外很多學(xué)者對此進行了研究,李常有等[1]通過振動信號和不平衡響應(yīng)信號進行不平衡量的預(yù)測。張冬梅等[2]和紀(jì)福森[3]通過改進平衡工藝和分步平衡精度控制,有效降低了整機振動。隨著研究深入,大家通過圓度儀圓柱度儀測量的跳動數(shù)據(jù)進行誤差分析,Whitney等[4-5]建立了基于齊次坐標(biāo)變換的公差表示方法。文獻[6-10]通過多級轉(zhuǎn)子空間的矢量投影特征實現(xiàn)多級轉(zhuǎn)子直線裝配誤差傳遞的分析,文獻[11-12]結(jié)合偏心偏斜預(yù)測方法采用小位移旋量通過齊次坐標(biāo)變換建立了轉(zhuǎn)子裝配精度預(yù)測模型。優(yōu)化方面,曹國茂[13]和李立新等[14]分別利用Powell法和遺傳算法對多級盤轉(zhuǎn)子裝配相位進行優(yōu)化,有效降低了不平衡量引起的力和力矩。吳法勇等[15-17]通過分析多級盤轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)同心度、垂直度與不平衡量的堆疊機理及裝配參數(shù)對不平衡量的影響關(guān)系進行雙目標(biāo)優(yōu)化,極大降低了裝配后的初始不平衡量。

目前對裝配不平衡量的分析中存在一定不足。沒有考慮實際回轉(zhuǎn)軸線的位置,裝配體空間位姿表達不夠清楚,對各種不平衡量的分析計算不夠清晰,很少考慮位姿引起的偶不平衡量,很少區(qū)分裝配后轉(zhuǎn)子整體的靜、偶不平衡量情況,優(yōu)化過程沒有考慮各零件質(zhì)心分布情況。……