CN104359622A - 一种整体叶轮去除不平衡量方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种整体叶轮去除不平衡量方法，属于机械制造领域，本发明针对需要保证整体叶轮转子零件的不平衡量值在一定范围内的情况，本发明能保证加工出满足平衡要求的零件，经实验，该方法在某发动机整体叶轮工艺中，效果良好，零件加工质量稳定，可以扩展至其它有平衡要求的整体叶轮零件工艺中。

Description

一种整体叶轮去除不平衡量方法

技术领域

本发明属于机械制造领域，具体涉及一种整体叶轮去除不平衡量方法。

背景技术

在理想的情况下，回转体旋转时与不旋转时，对轴承产生的压力是一样的，这样的回转体是平衡的回转体，但工程中的各种回转体，由于材质不均匀或毛坯缺陷，加工及装配产生的误差，使得回转体在旋转时，其上每个微小质点产生的离心惯性力不能相互抵消，离心惯性力通过轴承作用到机械及其基础上，引起振动，产生了噪音，加速轴承磨损，缩短了机械寿命，严重时能造成破坏性事故；为此，必须对转子进行平衡，使其达到允许的平衡精度等级，或使因此产生的机械振动幅度降在允许的范围内。

转子不平衡是由于转子部件质量偏心或转子部件出现缺损造成的故障，造成转子不平衡的具体原因很多，按发生不平衡的过程可分为原始不平衡、渐发性不平衡和突发性不平衡等几种情况；原始不平衡是由于转子制造误差、装配误差以及材质不均匀等原因造成的。

整体叶轮是发动机的重要转子零件，有风扇和压气机两种，它是将发动机转子的叶片和轮盘通过先进的工艺做成一体，该结构消除了气流在榫根与榫槽间隙中流动所带来的损失，同时减轻了发动机重量，减少了零件数量，使发动机的结构大为简化；是提高发动机可靠性和推重比的一条重要途径。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明提出一种整体叶轮去除不平衡量方法，以达到实现整体叶轮零件实际加工中不平衡量值满足规定值的要求，从工艺上，提高后续组件装配加工的正确性和可行性的目的。

一种整体叶轮去除不平衡量方法，包括以下步骤：

步骤1、采用平衡机对整体叶轮进行不平衡量测量，获取整体叶轮的不平衡量的实际测量值和不平衡重点位置；

步骤2、根据实际要求，确定整体叶轮上理论允许去除不平衡量的区域，计算该区域去除的不平衡量，即获得理论允许区域去除的不平衡量；

步骤3、将整体叶轮的不平衡量的实际测量值与理论允许区域去除的不平衡量进行比较，若整体叶轮的不平衡量的实际测量值大于理论允许区域去除的不平衡量，则执行步骤4，否则，直接在理论允许去除不平衡量的区域内，去除整体叶轮的不平衡量的实际测量值；

步骤4、将整体叶轮的不平衡量的实际测量值与理论允许区域去除的不平衡量作差，获得超出理论范围外的不平衡量；

步骤5、根据整体叶轮的叶片厚度的允许抛修公差范围，确定叶片允许抛修厚度，并根据实际需求确定叶片允许抛修的长度和宽度，确定整体叶轮的叶片允许辅助抛修区域；

步骤6、根据叶片允许抛修厚度、长度和宽度，计算叶片允许抛修体积，并根据叶片的密度获得叶片允许抛修质量，再根据叶片的质心半径，计算整体叶轮每个叶片的不平衡量；

步骤7、将超出理论范围外的不平衡量除以每个叶片的不平衡量，获得允许抛修的叶片个数；

步骤8、选定与步骤1中不平衡重点位置距离最近的叶片，以该叶片为中心，向两侧依次选取允许抛修的叶片，直至选取的叶片个数达到步骤7中获得的允许抛修的叶片个数；

步骤9、对选取的叶片进行抛修，完成对整体叶轮超出理论范围外不平衡量的去除；

步骤10、在理论允许去除不平衡量的区域内，去除该区域的理论不平衡量。

步骤6所述的计算整体叶轮每个叶片的不平衡量，公式如下：

K＝m×r    (1)

其中，K表示不平衡量，m表示叶片的质量，r表示叶片质心半径。

本发明优点：

本发明一种整体叶轮去除不平衡量方法，针对需要保证整体叶轮转子零件的不平衡量值在一定范围内的情况，本发明能保证加工出满足平衡要求的零件，经实验，该方法在某发动机整体叶轮工艺中，效果良好，零件加工质量稳定，可以扩展至其它有平衡要求的整体叶轮零件工艺中。

附图说明

图1是本发明一种实施例的整体叶轮去除不平衡量方法流程图；

图2是本发明一种实施例的整体叶轮上允许去除不平衡量的区域主视图，其中，1为平衡去材料区域厚度；

图3是本发明一种实施例的整体叶轮上允许去除不平衡量的区域俯视图，其中，2为给定的平衡去材料区域；

图4是本发明一种实施例的整体叶轮叶片抛修区域示意图，其中，3为确定的辅助抛修区域，4为辅助抛修区域距叶根、叶尖、前后缘部位区域。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。

本发明去除不平衡量方法是解决整体叶轮零件在加工制造中产生的原始不平衡。

实施例1：某风扇整体叶轮转子去除不平衡量方法：

本发明实施例在某风扇整体叶轮上进行实施，该叶轮材料为钛合金，零件直径尺寸约860mm，叶片部位叶片数量为41片，叶片长度约120mm，宽度约93mm，零件最终不平衡量值为200g.mm，设计图纸给定去不平衡量区域为后安装边部位；

本发明实施例中整体叶轮去除不平衡量方法，方法流程图如图1所示，包括以下步骤：

步骤1、采用平衡机对整体叶轮进行不平衡量测量，获取整体叶轮的不平衡量的实际测量值和不平衡重点位置；

步骤2、根据实际要求，确定整体叶轮上理论允许去除不平衡量的区域，计算该区域去除的不平衡量，即获得理论允许区域去除的不平衡量；

本实施例中，采用CAD绘图软件绘制整体叶轮上允许去除不平衡量的区域示意图，如图2和图3所示，并计算图纸给定区域去除不平衡量最大值，本实施例中，平衡去材料区域不超过12处，并且最终初始不平衡量不大于200g.m；

本实施例中，整体叶轮单个槽理论去除不平衡量值(单位g.mm)的计算过程如下：

如图2所示，单个槽厚度h＝5mm，如图3所示，采用CAD软件自动测量功能计算获得单个槽去除最大面积S＝57.829mm，单个槽的质心半径R＝262mm；

由上述内容可得：

本实施例中，单个槽去除的最大不平衡量值，公式如下：

K＝m×R＝ρ×V×R＝ρ×S×h×R

＝4.8/1000×57.829×5×262＝363.394g.mm

其中，ρ表示槽密度，V表示单个槽去除不平衡量的体积，S表示单个槽去除最大面积；h表示单个槽厚度；

本实施例中，平衡去材料区域不超过12处，因此给定区域理论允许去除的最大不平衡量值为：363.394×12≈4360g.mm；

步骤3、将整体叶轮的不平衡量的实际测量值与理论允许区域去除的不平衡量进行比较，若整体叶轮的不平衡量的实际测量值大于理论允许区域去除的不平衡量，则执行步骤4，否则，直接在理论允许去除不平衡量的区域内，去除整体叶轮的不平衡量的实际测量值；

步骤4、将整体叶轮的不平衡量的实际测量值与理论允许区域去除的不平衡量作差，获得超出理论范围外的不平衡量；

步骤5、根据整体叶轮的叶片厚度的允许抛修公差范围，确定叶片允许抛修厚度，并根据实际需求确定叶片允许抛修的长度和宽度，确定整体叶轮的叶片允许辅助抛修区域；

本实施例中，根据零件加工特点，确定辅助去除不平衡量区域；整体叶轮由盘体和叶片两部分组成，盘体部位采用车加工完成，叶片部位采用铣加工完成；加工完成后零件的初始不平衡量值远远大于理论值，导致零件的最终不平衡量超出实际要求，不满足最终的使用要求；因此，需要找到辅助区域来去除不平衡量，以保证最终要求；由于叶片部位在铣加工时受力状态不一致，并且刀具磨损情况不同，同时考虑叶片部位的线轮廓度公差情况，本实施例选定叶片部位做为辅助去除不平衡量区域；

步骤6、根据叶片允许抛修厚度、长度和宽度，计算叶片允许抛修体积，并根据叶片的密度获得叶片允许抛修质量，再根据叶片的质心半径，计算整体叶轮每个叶片的不平衡量；

叶片部位的加工先采用铣加工，然后采用手工抛光进行光饰处理，由于零件加工到平衡前叶片部位已接近成品状态，并且考虑叶片部位的技术条件(前后缘10mm范围内不允许有横向加工痕迹)要求，本实施例中，采用手工抛光方法用以去除超出允许范围不平衡量值，具体抛修区域如图4所示，抛修厚度为0.02mm；

计算单片叶片允许去除的不平衡量值，公式如下：

K＝m×R＝ρ×V×R＝ρ×S×h×R＝4.8/1000×[(120-20)×(93-20)×0.02]×2×＝1.4×365≈511g.mm

步骤7、将超出理论范围外的不平衡量除以每个叶片的不平衡量，获得允许抛修的叶片个数；

步骤8、选定与步骤1中不平衡重点位置距离最近的叶片，以该叶片为中心，向两侧依次选取允许抛修的叶片，直至选取的叶片个数达到步骤7中获得的允许抛修的叶片个数；

步骤9、对选取的叶片进行抛修，完成对整体叶轮超出理论范围外不平衡量的去除；

步骤10、在理论允许去除不平衡量的区域内，去除该区域的理论不平衡量。

实施例2：某压气机整体叶轮转子去除不平衡量方法：

在某压气机整体叶轮上进行实施，该叶轮材料为高温合金，零件直径尺寸约630mm，叶片部位叶片数量为89片，叶片长度约35mm，宽度约30mm，零件最终不平衡量值为50g.mm，纸给定去不平衡量区域为前安装边部位，本实施例中去除不平衡量的方法与实施例1方法同理，不再复述；

本发明针对实际加工中，加工完成后整体叶轮转子零件的初始不平衡量值远远大于规定的理论值的情况，本发明通过分析零件加工特点，确定辅助去除不平衡量区域并确定辅助去除不平衡量加工策略和加工方案，完成零件的去除不平衡量加工，保证零件加工后平衡要求，该方法已落实到工艺中，该方法能适应所有整体叶轮转子零件的预平衡加工，解决了整体叶轮零件实际加工中不平衡量值满足图纸规定值的问题，从工艺上保证后续组件装配加工的正确性和可行性。

Claims (2)

1.一种整体叶轮去除不平衡量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、采用平衡机对整体叶轮进行不平衡量测量，获取整体叶轮的不平衡量的实际测量值和不平衡重点位置；

步骤2、根据实际要求，确定整体叶轮上理论允许去除不平衡量的区域，计算该区域去除的不平衡量，即获得理论允许区域去除的不平衡量；

步骤3、将整体叶轮的不平衡量的实际测量值与理论允许区域去除的不平衡量进行比较，若整体叶轮的不平衡量的实际测量值大于理论允许区域去除的不平衡量，则执行步骤4，否则，直接在理论允许去除不平衡量的区域内，去除整体叶轮的不平衡量的实际测量值；

步骤4、将整体叶轮的不平衡量的实际测量值与理论允许区域去除的不平衡量作差，获得超出理论范围外的不平衡量；

步骤5、根据整体叶轮的叶片厚度的允许抛修公差范围，确定叶片允许抛修厚度，并根据实际需求确定叶片允许抛修的长度和宽度，确定整体叶轮的叶片允许辅助抛修区域；

步骤6、根据叶片允许抛修厚度、长度和宽度，计算叶片允许抛修体积，并根据叶片的密度获得叶片允许抛修质量，再根据叶片的质心半径，计算整体叶轮每个叶片的不平衡量；

步骤7、将超出理论范围外的不平衡量除以每个叶片的不平衡量，获得允许抛修的叶片个数；

步骤8、选定与步骤1中不平衡重点位置距离最近的叶片，以该叶片为中心，向两侧依次选取允许抛修的叶片，直至选取的叶片个数达到步骤7中获得的允许抛修的叶片个数；

步骤9、对选取的叶片进行抛修，完成对整体叶轮超出理论范围外不平衡量的去除；

步骤10、在理论允许去除不平衡量的区域内，去除该区域的理论不平衡量。

2.根据权利要求1所述的整体叶轮去除不平衡量方法，其特征在于：步骤6所述的计算整体叶轮每个叶片的不平衡量，公式如下：

K＝m×r    (1)

其中，K表示不平衡量，m表示叶片的质量，r表示叶片质心半径。