CN104354135A - 航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法与装置 - Google Patents

航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法与装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104354135A
CN104354135A CN201410591393.8A CN201410591393A CN104354135A CN 104354135 A CN104354135 A CN 104354135A CN 201410591393 A CN201410591393 A CN 201410591393A CN 104354135 A CN104354135 A CN 104354135A
Authority
CN
China
Prior art keywords
axis
test specimen
table top
drive system
degree
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410591393.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104354135B (zh
Inventor
谭久彬
黄景志
谷伟
温众普
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin super precision equipment Engineering Technology Center Co Ltd
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201410591393.8A priority Critical patent/CN104354135B/zh
Priority to US15/304,238 priority patent/US9695707B2/en
Priority to GB1703633.6A priority patent/GB2546190B/en
Priority to GB1718852.5A priority patent/GB2558749B/en
Priority to PCT/CN2014/095125 priority patent/WO2016065717A1/zh
Publication of CN104354135A publication Critical patent/CN104354135A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104354135B publication Critical patent/CN104354135B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/001—Article feeders for assembling machines
    • B23P19/002—Article feeders for assembling machines orientating the articles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/003—Arrangements for testing or measuring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/10—Aligning parts to be fitted together
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/54—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B27/00—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/28—Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
    • F01D25/285—Temporary support structures, e.g. for testing, assembling, installing, repairing; Assembly methods using such structures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F05D2220/323—Application in turbines in gas turbines for aircraft propulsion, e.g. jet engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/20—Rotors
    • F05D2240/24—Rotors for turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/30—Arrangement of components
    • F05D2250/35—Arrangement of components rotated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/83—Testing, e.g. methods, components or tools therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Testing Of Balance (AREA)

Abstract

航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法与装置属于航空发动机装配测量技术领域；该方法通过绕Z轴的360°回转运动、沿X轴的平面运动和沿Y轴的平面运动、绕X轴的回转运动和绕Y轴的回转运动五个自由度的复合运动，对被测试件进行平面运动和转动的调整；该装置包括装夹机构、转动台部件、平动台部件和回转台部件，转动台部件底座上的圆环凹型球座通过球形滚动体为台面上的圆环凸型球碗提供支承；平动台部件在导向层上沿圆周方向设置的减重槽内配置有套板，通过球形滚动体为转动台部件上的底座提供支承；本发明建立了一种同时兼顾大承载、高精度和高刚度特性的五自由度调整定位方法与装置，提高了航空发动机的装配效率和测量精度。

Description

航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法与装置
技术领域
本发明属于航空发动机装配测量技术领域，特别涉及一种航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法与装置。
背景技术
近年来，随着先进装备制造业逐渐朝向精密化和超精密化发展，特别是航空发动机性能的不断提升，对发动机加工装配的精度要求越来越高，尤其是在追求更高推重比的同时，由于装配误差产生的发动机振动、噪声等因素对性能的影响逐渐凸显出来。这就对发动机的测试装备性能提出了严峻的挑战，因而也对所使用的调整定位工作台性能有了更高的要求。对发动机的加工装配，不仅要求工作台实现平面上二维调整的功能，而且要求工作台能调整工件的倾角，实现调倾功能。
发动机振动是影响飞机安全的一个重要因素，也是反映发动机性能的一项重要指标。发动机涡轮部件转速高、质量大，是发动机的一个主要振源。为了降低此影响，除了在发动机动平衡测试过程中加以消除，还必须严格控制其装配过程，因为发动机装配是动平衡的前一步骤，由装配不合理导致振动在高速运转时会放大100-1000倍，装配良好可以很大程度上减小动平衡的压力。所以，作为提高航空发动机性能的关键技术，航空发动机装配测试技术越来越受到重视，并且成为研究的热点。
航空发动机由结构复杂的涡轮静子和转子组成，静子和转子除了需要保证自身很高的同心外，更需要两者装配后高度的同心。高压涡轮转子为悬臂结构，因而轻微的不平衡和扰动都会引起较大振动反应。目前有许多关于消除飞机振动的研究，消除涡轮静转子组件轴向和径向偏摆、保证涡轮轴承支撑同心度、保证总装装配与动平衡前装配一致性等措施都可以很好地解决发动机振动问题，而这些都可以在发动机装配的过程中加以控制。
航空发动机装配的测试对象是涡轮静子和转子，在部件加工精度满足要求的条件下，最终检验靠安装配合精度和同心度的保证加以控制。发动机旋转产生高压，它的静转子由多个堆叠在一起的单部件组成，每个部件的回转轴与整个发动机的轴线重合时最为理想。大型发动机工作时的高速旋转速度大于10000rpm，单部件轴向或径向偏摆必然会造成涡轮盘中心偏离发动机转动轴线，在这样的条件下会产生非常大的离心力，造成转子转动的不平衡，造成发动机振动，因而保证各部件的同心度是安装的重点和难点。
英国泰勒霍普森公司研制了三点法调心调倾工作台。这种工作台由三个构成等边三角形的支点A,B,P来支撑工作台台面，其中P点固定，其它的A，B两点配有驱动机构可以实现在垂直方向上微移动，从而实现工件倾角的调整（A.B. Barnaby,M.W.Mills,H.R.Lane,Metrological apparatus workpiece position controller-automatically centres and levels by computer using surface data from transducer with transverse compensation after tilting.EP240150-A2.1987:2~8）。该工作台用驱动机构来直接承载负载，负载的所有重量都落在三个支点上，这就要求驱动机构要有很大的驱动力，这种工作台不能用在大承载的情况下。
日本东京精密公司设计了一种可以在正交的两个方向分别进行偏心和倾斜调整的工作台，并给出了一种利用多个测量截面来获取工件轴线方向的倾斜调整方法（Katamachi,Shouzou. Roundness Measurement Apparatus. US2008015 4540. 2008:1~5）。
专利CN201110450087“一种多功能测量仪用大型三维调整平台”提出了一种多功能测量仪用大型三维调整平台，平台中分布的两个伸缩电机可推动中间平台沿旋转组件作转动运动，并带动上平台一起作旋转运动，从而实现对工件Z方向倾斜摆动的调整，该平台的倾斜调整只能绕一个旋转组件旋转，倾斜调整能力有限且精度不高专利。
专利CN98229568.5“高精度快速自动调平机构”提出了一种高精度快速调平机构，其工作原理是：电机带动偏心轮转动，基座中的弹簧使顶针与偏心轮相靠，带动定位钉和定标板沿轴承套上下移动，定标板为气浮止推轴承，端面均布若干个节流微孔；承件台与半球相连，当在半球和半球座之间通以压力空气时，承件台可绕半球座球心转动，由上升气缸带动承件台上下移动。当工件与定标板接近时，形成气膜而间接相靠将工件调平。
上述现有技术存在的共性问题是大载荷的情况下，无法保证调整装置的高精度和高分辨力，然而在航空发动机装配中，叶片等回转体组件重达几百千克，且叶片装配是直接在工作台上进行，这就要求使用的调整工作台能够承受大载荷并有很高的调整定位精度。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的问题，提出一种可绕Z轴的360°回转运动、沿X轴的平面运动和沿Y轴的平面运动、绕X轴的回转运动和绕Y轴的回转运动的五个自由度调整方法，通过五个自由度的复合运动，对被测试件进行平面运动和转动的调整；本发明还提供了一种航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位装置。
上述目的通过以下的技术方案实现：
一种航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法，该方法包括绕Z轴的360°回转运动、沿X轴的平面运动和沿Y轴的平面运动、绕X轴的回转运动和绕Y轴的回转运动五个自由度；所述的X轴与Y轴相互正交，Z轴垂直于X轴与Y轴所确定的平面；通过五个自由度的复合运动，对被测试件进行平面运动和转动的调整，其具体调整过程是：
平面运动调整：1）首先通过Z轴带动被测试件整周旋转360°，采用传感器测量被测试件上指定截面的径向误差，得到被测试件在X轴的偏心量Δx和在Y轴的偏心量Δy；2）依据Δx调整被测试件沿X轴运动，运动的位移量为Δx；依据Δy调整被测试件沿Y轴运动，运动的位移量为Δy；3)重复步骤1）~2），直到满足被测试件在X轴的偏心量Δx小于设定值Δx0，在Y轴的偏心量Δy小于设定值Δy0，则停止平面运动的调整。
转动调整：1）通过Z轴带动被测试件整周旋转360°，使用传感器测量被测试件上指定的测量截面1，得到截面1拟合圆心的空间坐标(x1,y1,z1)；2）通过Z轴带动被测试件整周旋转360°，使用传感器测量被测试件上指定的测量截面2，得到截面2拟合圆心的空间坐标(x2,y2,z2)；3）由(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)计算得到被测试件几何轴线的空间位置，并获得该几何轴线沿X轴方向与Z轴的夹角θx，沿Y轴方向与Z轴的夹角θy；4)依据θx调整被测试件绕Y轴回转运动，回转运动的角度为θx；依据θy调整被测试件绕X轴回转运动，回转运动的角度为θy，从而调整被测试件的几何轴线与回转轴Z尽量重合；5）重复步骤1）~4），直到被测试件几何轴线沿X轴方向与Z轴的夹角θx小于设定值θx0，沿Y轴方向与Z轴的夹角θy小于设定值θy0，则停止转动运动的调整。
一种航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位装置，该装置包括装夹机构、转动台部件、平动台部件和回转台部件。
所述的转动台部件包括台面和底座，台面置于底座上；在所述台面上配置有圆环凸型球碗，在所述底座上配置有圆环凹型球座，所述圆环凹型球座上固连有保持架，在保持架上设有沿圆周方向均匀分布的圆孔，在圆孔内嵌有球径相等的球形滚动体g1；所述的底座上的圆环凹型球座通过球形滚动体g1为台面上的圆环凸型球碗提供支承；在所述的底座上沿X轴配置有弹性限位支承柱和驱动系统Q1，所述弹性限位支承柱与配置在台面上的限位挡块紧密接触配合，用以防止台面与底座之间有相对转动；所述驱动系统Q1与配置在台面上的传动部件P1相连，用以驱动台面绕Y轴转动；在底座上沿Y轴配置有弹性导向柱和驱动系统Q2，弹性导向柱与配置在台面的导向块接触配合，用以引导台面绕X轴转动；所述驱动系统Q2与配置在台面上的传动部件P2相连，用以驱动台面绕X轴转动。
驱动系统Q1与驱动系统Q2相邻正交布置，弹性限位支承柱与弹性导向柱相邻正交布置。
所述装夹机构固连于所述的转动台部件的台面上。
所述的平动台部件置于转动台部件的下方，带动转动台部件沿X轴和Y轴运动；所述平动台部件包括底板和导向层，在所述导向层上沿圆周方向设置有减重槽，在所述的减重槽内配置有套板；在套板上密布配置有通孔，在通孔内嵌有球径相等的球形滚动体g2；套板通过球形滚动体g2为转动台部件上的底座提供支承；在与驱动系统Q2的对径处配置有驱动系统Q3，用以驱动导向层沿Y轴运动；在与驱动系统Q1的对径处配置有驱动系统Q4，用以驱转动台部件上的底座沿X轴运动。
所述的回转台部件包括气浮套、气浮轴和回转驱动系统Q5，所述的气浮轴配装在气浮套内，气浮轴的上端与所述的平动台部件的底板固连，气浮轴的下端配置有回转驱动系统Q5，用以驱动气浮轴回转运动。
在圆孔内嵌入的球形滚动体g1与在通孔内嵌入的球形滚动体g2的球径尺寸相同，或球径尺寸不同。
X轴与Y轴相互正交，气浮轴的回转轴线垂直于X轴与Y轴所确定的平面。
本发明具有以下特点及有益效果：
1、本发明中将五个自由度运动复合起来，对被测试件进行平面运动和转动的调整，实现了将被测试件调整到装配测量过程中所需的任意位姿；同时所设计的五自由度调整定位装置充分利用了球面导向和滚动减磨的特性，以及气体润滑的运动高精度特性，达到在大负载情况下，仍具有高位移灵敏度和高稳定性的优良特性，满足航空发动机转静子精密装调和测量需要；
2、本发明装置中使转动台部件放置在底板的球形滚动体g2上，将转动台部件与底座的摩擦力变为滚动摩擦，降低了摩擦力，从而保证在大承载的情况下该装置具有高位移灵敏度，提高装置调整的精确性； 
3、本发明装置中的套板采用轻质材料，减轻了球形滚动体g2在减重槽内滚动的阻力，提高了平动台部件沿X轴方向运动的移灵敏度。
本发明方法与装置特别适用于航空发动机转静子装配测量场合，解决大负载或超大负载场合下，对被装配/测量试件进行精确调整及定位的问题。
附图说明
图1为航空发动机转静子装配/测量五自由度调整方法坐标系图；
图2为航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位装置结构示意图；
图3为航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位装置的台面结构示意图；
图4为航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位装置的底座结构示意图；
图5为航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位装置的导向层结构示意图。
图中： A、转动台部件；B、平动台部件；C回转台部件；1、装夹机构；2、台面；3、底座；4、圆环凸型球碗；5、圆环凹型球座；6、保持架；7、圆孔；8、弹性限位支承柱；9、驱动系统Q1；10限位挡块；11、传动部件P1；12、弹性导向柱；13、驱动系统Q2；14、导向块；15、传动部件P2；16、底板；17、导向层；18、减重槽；19、套板；20、通孔；21、驱动系统Q3；22、驱动系统Q4；23、气浮套；24、气浮轴；25、回转驱动系统Q5；L、被测试件的几何轴线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。
如图2所示，一种航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位装置，该装置包括装夹机构1、转动台部件A、平动台部件B和回转台部件C。
所述的转动台部件A包括台面2和底座3，台面2置于底座3上；在所述台面2上配置有圆环凸型球碗4，在所述底座3上配置有圆环凹型球座5，所述圆环凹型球座5上固连有保持架6，在保持架6上设有沿圆周方向均匀分布的圆孔7，在圆孔7内嵌有球径相等的球形滚动体g1；所述的底座3上的圆环凹型球座5通过球形滚动体g1为台面2上的圆环凸型球碗4提供支承；在所述的底座3上沿X轴配置有弹性限位支承柱8和驱动系统Q19，所述弹性限位支承柱8与配置在台面2上的限位挡块10紧密接触配合，用以防止台面2与底座3之间有相对转动；所述驱动系统Q1 9与配置在台面2上的传动部件P111相连，用以驱动台面2绕Y轴转动；在底座3上沿Y轴配置有弹性导向柱12和驱动系统Q2 13，弹性导向柱12与配置在台面2的导向块14接触配合，用以引导台面2绕X轴转动；所述驱动系统Q2 13与配置在台面2上的传动部件P2 15相连，用以驱动台面2绕X轴转动。
驱动系统Q1 9与驱动系统Q2 13相邻正交布置，弹性限位支承柱8与弹性导向柱12 相邻正交布置。
所述装夹机构1固连于所述的转动台部件A的台面2上。
所述的平动台部件B置于转动台部件A的下方，带动转动台部件A沿X轴和Y轴运动；所述平动台部件B包括底板16和导向层17，在所述导向层17上沿圆周方向设置有减重槽18，在所述的减重槽18内配置有套板19；在套板19上密布配置有通孔20，在通孔20内嵌有球径相等的球形滚动体g2；套板19通过球形滚动体g2为转动台部件A上的底座3提供支承；在与驱动系统Q213的对径处配置有驱动系统Q321，用以驱动导向层17沿Y轴运动；在与驱动系统Q19的对径处配置有驱动系统Q422，用以驱转动台部件A上的底座3沿X轴运动。
所述的回转台部件C包括气浮套23、气浮轴24和回转驱动系统Q525，所述的气浮轴24配装在气浮套23内，气浮轴24的上端与所述的平动台部件B的底板16固连，气浮轴24的下端配置有回转驱动系统Q525，用以驱动气浮轴24回转运动。
在圆孔7内嵌入的球形滚动体g1与在通孔20内嵌入的球形滚动体g2的球径尺寸相同，或球径尺寸不同。
X轴与Y轴相互正交，气浮轴24的回转轴线垂直于X轴与Y轴所确定的平面。
航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法，利用回转驱动系统Q525带动气浮轴24在气浮套23内形成绕Z轴的360°回转运动，由驱动系统Q422驱转动台部件A上的底座3沿X轴运动，驱动系统Q321驱动导向层17沿Y轴运动，带动负载也沿Y轴运动。平面运动调整过程为：1）首先通过气浮轴24带动被测试件整周旋转360°，采用传感器测量被测试件上指定截面的径向误差，得到被测试件在X轴的偏心量Δx和在Y轴的偏心量Δy；2）依据Δx利用驱动系统Q422驱转动台部件A上的底座3沿X轴运动，调整被测试件沿X轴运动，运动的位移量为Δx；依据利用Δy驱动系统Q321驱动导向层17沿Y轴运动，调整被测试件沿Y轴运动，运动的位移量为Δy；3)重复步骤1）~2），直到满足被测试件在X轴的偏心量Δx小于设定值Δx0，在Y轴的偏心量Δy小于设定值Δy0，则停止平面运动的调整；转动调整过程为：1）通过气浮轴24带动被测试件整周旋转360°，使用传感器测量被测试件上指定的测量截面1，得到截面1拟合圆心的空间坐标(x1,y1,z1)；2）通过气浮轴24带动被测试件整周旋转360°，使用传感器测量被测试件上指定的测量截面2，得到截面2拟合圆心的空间坐标(x2,y2,z2)；3）由(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)计算得到被测试件几何轴线L的空间位置，并获得该几何轴线L沿X轴方向与Z轴的夹角θx，沿Y轴方向与Z轴的夹角θy；4)依据θx调整被测试件绕Y轴回转运动，驱动系统Q19与配置在台面2上的传动部件P111相连，用以驱动台面2绕Y轴转动；回转运动的角度为θx；依据θy调整被测试件绕X轴回转运动，利用在底座3上沿Y轴配置的弹性导向柱12和驱动系统Q213，弹性导向柱12与配置在台面2的导向块14接触配合，用以引导台面2绕X轴转动；驱动系统Q2 13与配置在台面2上的传动部件P215相连驱动台面2绕X轴转动，回转运动的角度为θy，从而调整被测试件的几何轴线L与回转轴Z尽量重合；5）重复步骤1）~4），直到被测试件几何轴线L沿X轴方向与Z轴的夹角θx小于设定值θx0，沿Y轴方向与Z轴的夹角θy小于设定值θy0，则停止转动运动的调整。

Claims (4)

1.一种航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法，其特征在于：该方法包括绕Z轴的360°回转运动、沿X轴的平面运动和沿Y轴的平面运动、绕X轴的回转运动和绕Y轴的回转运动五个自由度；所述的X轴与Y轴相互正交，Z轴垂直于X轴与Y轴所确定的平面；通过五个自由度的复合运动，对被测试件进行平面运动和转动的调整，其具体调整过程是：
平面运动调整：1）首先通过Z轴带动被测试件整周旋转360°，采用传感器测量被测试件上指定截面的径向误差，得到被测试件在X轴的偏心量Δx和在Y轴的偏心量Δy；2）依据Δx调整被测试件沿X轴运动，运动的位移量为Δx；依据Δy调整被测试件沿Y轴运动，运动的位移量为Δy；3)重复步骤1）~2），直到满足被测试件在X轴的偏心量Δx小于设定值Δx0，在Y轴的偏心量Δy小于设定值Δy0，则停止平面运动的调整；
转动调整：1）通过Z轴带动被测试件整周旋转360°，使用传感器测量被测试件上指定的测量截面1，得到截面1拟合圆心的空间坐标(x1,y1,z1)；2）通过Z轴带动被测试件整周旋转360°，使用传感器测量被测试件上指定的测量截面2，得到截面2拟合圆心的空间坐标(x2,y2,z2)；3）由(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)计算得到被测试件几何轴线(L)的空间位置，并获得该几何轴线(L)沿X轴方向与Z轴的夹角θx，沿Y轴方向与Z轴的夹角θy；4)依据θx调整被测试件绕Y轴回转运动，回转运动的角度为θx；依据θy调整被测试件绕X轴回转运动，回转运动的角度为θy，从而调整被测试件的几何轴线(L)与回转轴Z尽量重合；5）重复步骤1）~4），直到被测试件几何轴线(L)沿X轴方向与Z轴的夹角θx小于设定值θx0，沿Y轴方向与Z轴的夹角θy小于设定值θy0，则停止转动运动的调整。
2.一种航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位装置，该装置包括装夹机构(1)、转动台部件(A)、平动台部件(B)和回转台部件(C)；其特征在于：
所述的转动台部件(A)包括台面(2)和底座(3)，台面(2)置于底座(3)上；在所述台面(2)上配置有圆环凸型球碗(4)，在所述底座(3)上配置有圆环凹型球座(5)，所述圆环凹型球座(5)上固连有保持架(6)，在保持架(6)上设有沿圆周方向均匀分布的圆孔(7)，在圆孔(7)内嵌有球径相等的球形滚动体g1；所述的底座(3)上的圆环凹型球座(5)通过球形滚动体g1为台面(2)上的圆环凸型球碗(4)提供支承；在所述的底座(3)上沿X轴配置有弹性限位支承柱(8)和驱动系统Q1(9)，所述弹性限位支承柱(8)与配置在台面(2)上的限位挡块(10)紧密接触配合，用以防止台面(2)与底座(3)之间有相对转动；所述驱动系统Q1 (9)与配置在台面(2)上的传动部件P1 (11)相连，用以驱动台面(2)绕Y轴转动；在底座(3)上沿Y轴配置有弹性导向柱(12)和驱动系统Q2 (13)，弹性导向柱(12)与配置在台面(2)的导向块(14)接触配合，用以引导台面(2)绕X轴转动；所述驱动系统Q2 (13)与配置在台面(2)上的传动部件P2 (15)相连，用以驱动台面(2)绕X轴转动；
驱动系统Q1 (9)与驱动系统Q2 (13)相邻正交布置，弹性限位支承柱(8)与弹性导向柱(12) 相邻正交布置；
所述装夹机构(1)固连于所述的转动台部件(A)的台面(2)上；
所述的平动台部件(B)置于转动台部件(A)的下方，带动转动台部件(A)沿X轴和Y轴运动；所述平动台部件(B)包括底板(16)和导向层(17)，在所述导向层(17)上沿圆周方向设置有减重槽(18)，在所述的减重槽(18)内配置有套板(19)；在套板(19)上密布配置有通孔(20)，在通孔(20)内嵌有球径相等的球形滚动体g2；套板(19)通过球形滚动体g2为转动台部件(A)上的底座(3)提供支承；在与驱动系统Q2(13)的对径处配置有驱动系统Q3(21)，用以驱动导向层(17)沿Y轴运动；在与驱动系统Q1(9)的对径处配置有驱动系统Q4(22)，用以驱转动台部件(A)上的底座(3)沿X轴运动；
所述的回转台部件(C)包括气浮套(23)、气浮轴(24)和回转驱动系统Q5(25)，所述的气浮轴(24)配装在气浮套(23)内，气浮轴(24)的上端与所述的平动台部件(B)的底板(16)固连，气浮轴(24)的下端配置有回转驱动系统Q5(25)，用以驱动气浮轴(24)回转运动。
3.根据权利要求2所述的一种航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位装置，其特征在于：在圆孔(7)内嵌入的球形滚动体g1与在通孔(20)内嵌入的球形滚动体g2的球径尺寸相同，或球径尺寸不同。
4.根据权利要求2所述的一种航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位装置，其特征在于：X轴与Y轴相互正交，气浮轴(24)的回转轴线垂直于X轴与Y轴所确定的平面。
CN201410591393.8A 2014-10-29 2014-10-29 航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法与装置 Active CN104354135B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410591393.8A CN104354135B (zh) 2014-10-29 2014-10-29 航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法与装置
US15/304,238 US9695707B2 (en) 2014-10-29 2014-12-26 Five-degree-of-freedom adjustment and positioning method and apparatus for assembly/measurement of rotor and stator of aircraft engine
GB1703633.6A GB2546190B (en) 2014-10-29 2014-12-26 Five-degree-of-freedom adjustment and positioning method for assembly/measurement of rotor and stator of aircraft engine
GB1718852.5A GB2558749B (en) 2014-10-29 2014-12-26 Five-degree-of-freedom adjustment and positioning apparatus for assembly and measurement of rotor and stator of aircraft engine
PCT/CN2014/095125 WO2016065717A1 (zh) 2014-10-29 2014-12-26 航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法与装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410591393.8A CN104354135B (zh) 2014-10-29 2014-10-29 航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法与装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104354135A true CN104354135A (zh) 2015-02-18
CN104354135B CN104354135B (zh) 2016-01-27

Family

ID=52521493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410591393.8A Active CN104354135B (zh) 2014-10-29 2014-10-29 航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法与装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9695707B2 (zh)
CN (1) CN104354135B (zh)
GB (2) GB2558749B (zh)
WO (1) WO2016065717A1 (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018201340A1 (zh) * 2017-05-03 2018-11-08 大连理工大学 一种在位测量圆环形平面形状误差的方法
CN109093378A (zh) * 2017-06-20 2018-12-28 中国航发商用航空发动机有限责任公司 一种低压涡轮安装设备及其使用方法
CN110253246A (zh) * 2019-07-22 2019-09-20 邓旭辉 球绞组装设备及组装方法
CN110595413A (zh) * 2018-10-22 2019-12-20 哈尔滨工业大学 一种基于五参数补偿的零部件公差分配方法及装置
CN110595689A (zh) * 2018-10-22 2019-12-20 哈尔滨工业大学 一种大型高速回转装备多级零部件不平衡量预测方法及零部件装配装置
CN111660075A (zh) * 2019-03-08 2020-09-15 中国航发商用航空发动机有限责任公司 航空发动机涡轮装配装置
CN112677084A (zh) * 2020-11-19 2021-04-20 西安交通大学 一种可实现航空发动机高压组合转子快速精准装配的夹具
CN113070658A (zh) * 2021-04-21 2021-07-06 上海海事大学 汽轮机叶盘叶片定位装配系统及方法
CN114393560A (zh) * 2021-12-14 2022-04-26 四川航天计量测试研究所 一种基于气浮转台的全自动调心调平装置及其调姿方法
CN114777689A (zh) * 2022-04-27 2022-07-22 广东省科学院智能制造研究所 摆动式回转轴定位精度检测工装
CN115319438A (zh) * 2021-07-20 2022-11-11 无锡航亚科技股份有限公司 一种弹性卡扣连接型的篦齿盘和涡轮盘的装配方法
CN115415785A (zh) * 2022-08-15 2022-12-02 北京动力机械研究所 一种涡扇发动机核心机装配系统与装配方法
CN116147837A (zh) * 2023-04-18 2023-05-23 湖北工业大学 一种飞行器的质心惯量测量系统及测量方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109916276A (zh) * 2019-04-08 2019-06-21 天津中精微仪器设备有限公司 高压转子内孔同心测量仪
CN110094424B (zh) * 2019-05-07 2020-08-11 哈尔滨工业大学 用于转子静平衡的剖分式可调摆角的静压气体轴承装置
CN112454248B (zh) * 2020-11-27 2022-05-10 广东智能无人系统研究院 一种大型水下机器人密封舱盖辅助拆装装置
CN114001689B (zh) * 2021-11-10 2024-02-02 中国航发南方工业有限公司 航空发动机转子轴向尺寸测量装置及测量方法
CN114161121B (zh) * 2021-11-29 2022-10-28 潍坊路加精工有限公司 一种辅助组装平台及产品组装设备
CN114323443B (zh) * 2021-11-30 2022-10-18 南京航空航天大学 一种可复用的发动机转子动平衡实验平台及实验方法
JP2024508058A (ja) * 2021-12-30 2024-02-22 哈爾濱工業大学 高精度回転リング状部品の内部支持エアサスペンション静釣合わせ装置および方法
CN114310723A (zh) * 2022-01-19 2022-04-12 西安微电子技术研究所 一种用于加速度试验机的多方向加速度试验夹具
CN114636559B (zh) * 2022-04-06 2024-01-19 北京航空航天大学 径向推力采集机构、推力矢量测量装置及方法
GB2621457A (en) * 2022-06-23 2024-02-14 Gripple Ltd Holding assembly
CN115793499B (zh) * 2023-02-06 2023-06-20 湖南揽月机电科技有限公司 三自由度半物理仿真系统及其工作方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2338859Y (zh) * 1998-09-24 1999-09-15 中国科学院光电技术研究所 高精度快速自动调平机构
WO2008105679A1 (fr) * 2007-02-27 2008-09-04 Mikhail Borisovich Skrynnikov Moteur rotatif à combustion interne
CN101358546A (zh) * 2007-08-03 2009-02-04 通用电气公司 转子对中系统和方法
CN102519417A (zh) * 2011-12-19 2012-06-27 西安威而信精密仪器有限公司 多功能测量仪用大型三维调整平台
JP5447436B2 (ja) * 2011-05-20 2014-03-19 株式会社デンソー バルブタイミング調整装置
FR3004418A1 (fr) * 2013-04-16 2014-10-17 Snecma Systeme et procede d'equilibrage azimutal dynamique de rotor d'helice d'aeronef

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2712601A (en) * 1951-06-09 1955-07-05 Voltohm Processes Ltd Mechanical-electrical transducer
US4247090A (en) * 1979-09-11 1981-01-27 Hahn Roy C Combined corner clamp and support
EP0240150B1 (en) 1986-03-04 1991-04-17 Rank Taylor Hobson Limited Workpiece position control
US7320248B2 (en) * 2003-06-05 2008-01-22 Hunter Engineering Company Method and apparatus for determining imbalance correction weights for a rotating body
JPWO2006008891A1 (ja) 2004-07-22 2008-05-01 株式会社東京精密 真円度測定装置
US8676045B1 (en) * 2011-11-09 2014-03-18 Amazon Technologies, Inc. Studio arrangement
US20140133897A1 (en) * 2012-11-12 2014-05-15 Micheal Brendan O Ceallaigh Flexurally mounted kinematic coupling with improved repeatability
DE102013100899B4 (de) * 2013-01-29 2015-02-26 Schenck Rotec Gmbh Verfahren und Vorichtung zum Bestimmen einer Bearbeitungsachse
CN104647027B (zh) * 2014-12-19 2017-02-22 上海交通大学 具有弹性结构的高压转子立式智能化装配装备

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2338859Y (zh) * 1998-09-24 1999-09-15 中国科学院光电技术研究所 高精度快速自动调平机构
WO2008105679A1 (fr) * 2007-02-27 2008-09-04 Mikhail Borisovich Skrynnikov Moteur rotatif à combustion interne
CN101358546A (zh) * 2007-08-03 2009-02-04 通用电气公司 转子对中系统和方法
JP5447436B2 (ja) * 2011-05-20 2014-03-19 株式会社デンソー バルブタイミング調整装置
CN102519417A (zh) * 2011-12-19 2012-06-27 西安威而信精密仪器有限公司 多功能测量仪用大型三维调整平台
FR3004418A1 (fr) * 2013-04-16 2014-10-17 Snecma Systeme et procede d'equilibrage azimutal dynamique de rotor d'helice d'aeronef

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018201340A1 (zh) * 2017-05-03 2018-11-08 大连理工大学 一种在位测量圆环形平面形状误差的方法
CN109093378A (zh) * 2017-06-20 2018-12-28 中国航发商用航空发动机有限责任公司 一种低压涡轮安装设备及其使用方法
CN110595413A (zh) * 2018-10-22 2019-12-20 哈尔滨工业大学 一种基于五参数补偿的零部件公差分配方法及装置
CN110595689A (zh) * 2018-10-22 2019-12-20 哈尔滨工业大学 一种大型高速回转装备多级零部件不平衡量预测方法及零部件装配装置
CN110595689B (zh) * 2018-10-22 2021-01-05 哈尔滨工业大学 一种大型高速回转装备多级零部件不平衡量预测方法及零部件装配装置
CN111660075A (zh) * 2019-03-08 2020-09-15 中国航发商用航空发动机有限责任公司 航空发动机涡轮装配装置
CN110253246A (zh) * 2019-07-22 2019-09-20 邓旭辉 球绞组装设备及组装方法
CN112677084B (zh) * 2020-11-19 2022-06-07 西安交通大学 一种可实现航空发动机高压组合转子快速精准装配的夹具
CN112677084A (zh) * 2020-11-19 2021-04-20 西安交通大学 一种可实现航空发动机高压组合转子快速精准装配的夹具
CN113070658A (zh) * 2021-04-21 2021-07-06 上海海事大学 汽轮机叶盘叶片定位装配系统及方法
CN115319438A (zh) * 2021-07-20 2022-11-11 无锡航亚科技股份有限公司 一种弹性卡扣连接型的篦齿盘和涡轮盘的装配方法
CN114393560A (zh) * 2021-12-14 2022-04-26 四川航天计量测试研究所 一种基于气浮转台的全自动调心调平装置及其调姿方法
CN114777689A (zh) * 2022-04-27 2022-07-22 广东省科学院智能制造研究所 摆动式回转轴定位精度检测工装
CN114777689B (zh) * 2022-04-27 2024-03-12 广东省科学院智能制造研究所 摆动式回转轴定位精度检测工装
CN115415785A (zh) * 2022-08-15 2022-12-02 北京动力机械研究所 一种涡扇发动机核心机装配系统与装配方法
CN116147837A (zh) * 2023-04-18 2023-05-23 湖北工业大学 一种飞行器的质心惯量测量系统及测量方法
CN116147837B (zh) * 2023-04-18 2023-06-30 湖北工业大学 一种飞行器的质心惯量测量系统及测量方法

Also Published As

Publication number Publication date
GB2558749A (en) 2018-07-18
GB201718852D0 (en) 2017-12-27
GB2546190A (en) 2017-07-12
US9695707B2 (en) 2017-07-04
WO2016065717A1 (zh) 2016-05-06
GB2558749B (en) 2018-11-14
CN104354135B (zh) 2016-01-27
GB2546190B (en) 2017-12-27
GB2558749A8 (en) 2018-08-22
US20170044928A1 (en) 2017-02-16
GB201703633D0 (en) 2017-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104354135B (zh) 航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法与装置
CN104440836B (zh) 基于密珠环形支承与双轴复合驱动的空间两自由度调整方法与装置
WO2015120744A1 (zh) 基于同心度与垂直度测量的航空发动机转子装配方法与装置
CN101435733B (zh) 激光平衡调整装置
CN109297446A (zh) 一种航空发动机多级低压涡轮转子装配测量装置和方法
CN108709747B (zh) 精密微型螺旋槽止推气体轴承启停性能测试装置及方法
CN103148818B (zh) 一种高精度陀螺马达轴承加载方法
WO2018184256A1 (zh) 基于单点激光测振仪的多方向大角度连续扫描测振辅助仪
CN110388889B (zh) 旋转工作台和圆度测量机
JP2020153894A (ja) 回転テーブルおよび真円度測定機
CN109871947A (zh) 基于卷积神经网络的大型高速回转装备多级零部件初始不平衡量逐级堆叠方法和装置
CN104440457A (zh) 螺旋分离式v形槽的高精度球体加工方法
CN104132886B (zh) 精密轴承球与保持架兜孔的摩擦系数测试装置
CN110906862B (zh) 大型高速回转装备几何形貌与质量特性一体化测量装置
CN104400375B (zh) 基于球面导向滑动支承的航空发动机转静子装配测量用调倾装置
CN104440833B (zh) 一种无随动误差的高刚度转动二维调整定位装置
CN109282118B (zh) 精密转台轴系
CN110595689B (zh) 一种大型高速回转装备多级零部件不平衡量预测方法及零部件装配装置
CN203003636U (zh) 一种用于光学加工的可调节抛光系统
CN103573815B (zh) 微动台及气浮轴承
CN112065866A (zh) 一种用于导引头测试转台的高精度“轴套轴”双轴系结构
CN112371356A (zh) 一种离心机用的高精度角度定位结构
CN103954398B (zh) 一种轴承保持架的动平衡方法及装卡夹具
CN110595413B (zh) 一种基于五参数补偿的零部件公差分配方法及装置
CN112483832A (zh) 刚柔耦合超精双轴转台

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190415

Address after: 150001 No. 92 West straight street, Nangang District, Heilongjiang, Harbin

Co-patentee after: Harbin super precision equipment Engineering Technology Center Co Ltd

Patentee after: Harbin Institute of Technology

Address before: 150001 No. 92 West straight street, Nangang District, Heilongjiang, Harbin

Patentee before: Harbin Institute of Technology

TR01 Transfer of patent right