CN105570187B - 压气机转子叶尖尺寸控制方法 - Google Patents

压气机转子叶尖尺寸控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105570187B
CN105570187B CN201510939411.1A CN201510939411A CN105570187B CN 105570187 B CN105570187 B CN 105570187B CN 201510939411 A CN201510939411 A CN 201510939411A CN 105570187 B CN105570187 B CN 105570187B
Authority
CN
China
Prior art keywords
compressor rotor
rotor
compressor
power equipment
blade
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.)
Active
Application number
CN201510939411.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105570187A (zh
Inventor
贺健
孙东文
唐丽
王学斌
陈玉英
陶江
罗玉权
姜忠立
崔柏慧
赵冬来
陈文鑫
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.)
AVIC Harbin Dongan Engine Group Co Ltd
Original Assignee
AVIC Harbin Dongan Engine Group Co Ltd
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 AVIC Harbin Dongan Engine Group Co Ltd filed Critical AVIC Harbin Dongan Engine Group Co Ltd
Priority to CN201510939411.1A priority Critical patent/CN105570187B/zh
Publication of CN105570187A publication Critical patent/CN105570187A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105570187B publication Critical patent/CN105570187B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明涉及一种压气机转子叶尖尺寸控制方法，借用动力设备，使压气机转子在高速旋转状态下，利用离心力将转子叶片甩出，消除榫头和榫槽间隙，然后再用普通磨床进行磨削，由于磨削时径向力很小，因此磨削后，榫头和榫槽贴合状态不再改变。本发明保证了压气机转子叶尖工作间隙，减小了叶尖间隙损失，提高了压气机效率和压比，具有成本低、方法简单、容易执行、效率高、效果好等优点。

Description

压气机转子叶尖尺寸控制方法
技术领域
本发明为一种尺寸控制方法，尤其是一种小型压气机转子叶片叶尖尺寸控制方法。
背景技术
小型发动机压气机尺寸小，结构紧凑，一般采用T形环榫槽结构连接转子叶片与转子轮盘，如图1所示。该种结构由于叶片榫头、轮盘榫槽公差累积等原因，装配时，榫头、榫槽间会存在间隙H，而且不同的叶片榫头与榫槽之间的间隙不一致，在装配状态下完成转子叶尖磨削后，叶尖直径一致，但工作状态下，转子叶片受离心力作用下甩出，消除了榫头榫槽间隙，但因初始间隙不同，各个叶片伸长量不同(一般最大伸长量约为0.2mm～0.3mm)。所以，首次试车后，必然出现部分转子叶片叶尖伸长，刮磨转子外环石墨的情况，从而造成部分转子叶片叶尖间隙增大，有的可达设计间隙的2倍，如设计间隙0.2mm～0.4mm，间隙增大后可达0.4mm～0.7mm，最终导致压气机损失增大，压气机效率、压比下降，因此需要研究一种方法，对压气机转子叶尖尺寸进行控制，保证首次试车过程中，叶尖直径基本不变，从而保证压气机效率和压比，进而提高发动整机效率和气动性能。
目前该问题主要有3种解决方案：
Ⅰ提高榫头、榫槽精度要求。该方法执行难度很大，榫头、榫槽配合面为小圆弧面，叶片尺寸小，加工精度受加工条件、设备和零件自身结构限制，而且即使精度提高到极限，公差累积也难以避免，因此，该方法难以彻底解决叶尖伸长问题；同时提高榫头、榫槽加工精度后，由于转子叶片装配时需要榫头在T形环榫槽内周向窜动，还会导致压气机转子叶片装配十分困难；
Ⅱ利用高速磨床磨削。采用高速磨床磨削方法加工转子叶尖尺寸。该方法要求磨床转速达到每分钟3万多转，该状态下，转子叶片在离心力作用下已甩出，榫头与榫槽已基本贴合，消除了装配时榫头榫槽间隙，从而可以保证工作状态下叶片叶尖直径不再伸长，再对伸长的叶尖进行磨削，从根本上解决这一问题。但该高速磨床采购成本高达数百万，为单一产品工序采购高成本设备，费用太高，经济效益差，难以实施；
Ⅲ首次试车后磨削转子叶尖直径。该方法在首次试车后，转子叶片已经伸长的状态下再次进行磨削。该方法需要同时对刮磨的工作环进行重新喷涂，而且首次试车过程中，压气机效率降低。重复试车、重新喷涂工作环均浪费大量资源，同时对生产交付进度影响很大。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术，可实现小型发动机压气机转子叶片叶尖尺寸控制，保证新品发动机试车过程中压气机转子叶片叶尖尺寸稳定，不伸长，从而保证压气机转子叶尖间隙均匀可控，提高压气机效率和压比。
本发明的技术方案是：压气机转子叶尖尺寸控制方法，包括以下步骤：
1准备：
组装压气机转子各部件；
准备一台动力设备，所述的动力设备的最高转速应大于或等于压气机转子的额定转速；
设计并制造连接工装，所述的连接工装可将动力设备的输出扭矩传递给压气机转子的转子轴，并带动压气机转子旋转；
2动平衡：将连接工装与压气机转子连接，然后进行动平衡，直至动平衡量达到指标要求；
3连接：将动平衡结束的压气机转子与连接工装与动力设备连接，并保证连接后的压气机转子与动力设备的输出轴同轴；
4消除榫头与榫槽间隙：启动动力设备，带动压气机转子旋转，压气机转子在额定的工作转速下旋转不少于10分钟；同时整个过程对压气机转子的振动进行监控，当振动值超过指标要求时，应立刻停止动力设备，然后将动力设备分离后，进行第2、3步骤；
5测量：测量所有叶片的伸长量，若伸长量均在允许范围内，则进行第8步骤，若有的伸长量超过允许范围的，进行下一步；
6磨削：对伸长量超过许用值的叶片进行磨削直至叶片总长度符合要求；
7验证：重复第3-5步骤，对伸长量超过许用值的叶片进行磨削，直至所有叶片在离心旋转后的伸长量均在允许范围内；
8结束。
所述的动力设备为超转试验器；所述的磨削使用的设备为普通磨床。
本发明借用动力设备，如超转试验器模拟发动机工作状态，使压气机转子在高速旋转状态下，利用离心力将转子叶片甩出，消除榫头和榫槽间隙，保证榫头和榫槽贴合，此时压气机转子各转子叶片通过数十个叶片缘板之间以及榫头和榫槽边的复杂受力作用，重新完成受力平衡，然后再用普通磨床进行磨削，由于磨削时径向力很小，因此磨削后，榫头和榫槽贴合状态不再改变。工作时，由于榫头榫槽已经消除了装配间隙，因此转子叶尖不会产生较大变化，叶尖尺寸稳定，不会出现个别叶片伸长刮磨压气机匣石墨的情况，从而保证了压气机转子叶尖工作间隙，减小了叶尖间隙损失，提高了压气机效率和压比。本发明具有成本低、方法简单、容易执行、效率高、效果好等优点。
附图说明
图1为压气机转子叶片榫头与榫槽示意图。
具体实施方式
压气机转子叶尖尺寸控制方法，包括以下步骤：
1准备：
组装压气机转子各部件；
准备一台动力设备，所述的动力设备的最高转速应大于或等于压气机转子的额定转速；
设计并制造连接工装，所述的连接工装可将动力设备的输出扭矩传递给压气机转子的转子轴，并带动压气机转子旋转；
2动平衡：将连接工装与压气机转子连接，然后进行动平衡，直至动平衡量达到指标要求；
3连接：将动平衡结束的压气机转子与连接工装与动力设备连接，并保证连接后的压气机转子与动力设备的输出轴同轴；
4消除榫头与榫槽间隙：启动动力设备，带动压气机转子旋转，压气机转子在额定的工作转速下旋转不少于10分钟；同时整个过程对压气机转子的振动进行监控，当振动值超过指标要求时，应立刻停止动力设备，然后将动力设备分离后，进行第2、3步骤；
5测量：测量所有叶片的伸长量，若伸长量均在允许范围内，则进行第8步骤，若有的伸长量超过允许范围的，进行下一步；
6磨削：对伸长量超过许用值的叶片进行磨削直至叶片总长度符合要求；
7验证：重复第3-5步骤，对伸长量超过许用值的叶片进行磨削，直至所有叶片在离心旋转后的伸长量均在允许范围内；
8结束。
所述的动力设备为超转试验器；所述的磨削使用的设备为普通磨床。
实施例
某小型航空发动机压气机转子，工作时动平衡量不大于10g·mm，最高转速为36000转/分，最大振动量为0.06mm，转子叶尖直径公差为(0-0.06)，压气机转子叶尖尺寸的具体控制方法为：
1准备：
组装压气机转子各部件；
准备一台动力设备，所述的动力设备为德国申克BI2U超转试验器，最高转速为50000转/分；
设计并制造连接工装，所述的连接工装可将动力设备的输出扭矩传递给压气机转子的转子轴，并带动压气机转子旋转；
2动平衡：将连接工装与压气机转子连接，然后进行动平衡，动平衡后，前后两支点不平衡量分别为9g·mm、8g·mm；
3连接：将动平衡结束的压气机转子与连接工装与动力设备连接，并保证连接后的压气机转子与动力设备的输出转子同轴；
4消除间隙：启动动力设备，带动压气机转子旋转，压气机转子在额定的工作转速下旋转8分钟；同时整个过程对压气机转子的振动进行监控，振动值均在要求范围内；
5测量：测量所有叶片的伸长量；
试验后各级压气机转子变化量如下：
1级79片叶片全部伸长：变化量0.10mm～0.24mm；
2级87片叶片伸长82片：变化量0.02mm～0.20mm；不变5片；
3级91片叶片全部伸长：变化量0.02mm～0.24mm；
4级92片叶片伸长64片：变化量0.02mm～0.20mm；缩短2片，0.02mm～0.06mm，不变26片；
5级85片叶片伸长83片：变化量0.01mm～0.20mm；不变1片；
6级71片叶片伸长44片：变化量0.02mm～0.24mm；不变27片；
6磨削：对伸长量超过许用值的叶片通过普通磨床进行磨削直至叶片总长度符合要求；
7验证：重复第3-5步骤，所有叶片在离心旋转后的伸长量均在允许范围内；
8结束。

Claims (3)

1.一种压气机转子叶尖尺寸控制方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
1)准备：
组装压气机转子各部件；
准备一台动力设备，所述的动力设备的最高转速应大于或等于压气机转子的额定转速；
设计并制造连接工装，所述的连接工装可将动力设备的输出扭矩传递给压气机转子的转子轴，并带动压气机转子旋转；
2)动平衡：将连接工装与压气机转子连接，然后进行动平衡，直至动平衡量达到指标要求；
3)连接：将动平衡结束的压气机转子与连接工装与动力设备连接，并保证连接后的压气机转子与动力设备的输出轴同轴；
4)消除榫头与榫槽间隙：启动动力设备，带动压气机转子旋转，压气机转子在额定的工作转速下旋转不少于10分钟；同时整个过程对压气机转子的振动进行监控，当振动值超过指标要求时，应立刻停止动力设备，然后将动力设备分离后，进行第2)、3)步骤；
5)测量：测量所有叶片的伸长量，若伸长量均在允许范围内，则进行第8)步骤，若有的伸长量超过允许范围的，进行下一步；
6)磨削：对伸长量超过许用值的叶片进行磨削直至叶片总长度符合要求；
7)验证：重复第3)至5)步骤，对伸长量超过许用值的叶片进行磨削，直至所有叶片在离心旋转后的伸长量均在允许范围内；
8)结束。
2.如权利要求1所述的压气机转子叶尖尺寸控制方法，其特征是，所述的动力设备为超转试验器。
3.如权利要求1所述的压气机转子叶尖尺寸控制方法，其特征是，所述的磨削使用的设备为普通磨床。
CN201510939411.1A 2015-12-11 2015-12-11 压气机转子叶尖尺寸控制方法 Active CN105570187B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510939411.1A CN105570187B (zh) 2015-12-11 2015-12-11 压气机转子叶尖尺寸控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510939411.1A CN105570187B (zh) 2015-12-11 2015-12-11 压气机转子叶尖尺寸控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105570187A CN105570187A (zh) 2016-05-11
CN105570187B true CN105570187B (zh) 2020-04-28

Family

ID=55880690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510939411.1A Active CN105570187B (zh) 2015-12-11 2015-12-11 压气机转子叶尖尺寸控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105570187B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111335966A (zh) * 2020-03-25 2020-06-26 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 一种高转速发动机压气机变叶尖尺寸控制安装结构
CN111306095A (zh) * 2020-03-25 2020-06-19 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 一种高转速发动机压气机变叶尖尺寸控制方法
CN112247742B (zh) * 2020-10-14 2022-10-14 沈阳透平机械股份有限公司 轴流压缩机动叶叶顶的加工方法及设备
CN112372451B (zh) * 2020-11-05 2022-11-08 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 一种高精度转子叶片及其轮缘尺寸控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB682951A (en) * 1949-03-23 1952-11-19 Burton Albert Avery Providing fine running clearance for the blades of turbines, compressors or like bladed fluid flow machines
RU2235919C2 (ru) * 2002-07-09 2004-09-10 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Статор компрессора газотурбинного двигателя
CN101722459A (zh) * 2009-11-19 2010-06-09 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种航空发动机转子叶片叶尖高速磨削复合加工方法
CN102817873A (zh) * 2012-08-10 2012-12-12 势加透博（北京）科技有限公司 航空发动机压气机的梯状间隙结构
CN102935610A (zh) * 2012-11-07 2013-02-20 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 发动机转子整体叶盘叶尖曲面加工装置及方法
GB2500167A (en) * 2012-01-10 2013-09-18 Napier Turbochargers Ltd Impeller to shaft connector

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB682951A (en) * 1949-03-23 1952-11-19 Burton Albert Avery Providing fine running clearance for the blades of turbines, compressors or like bladed fluid flow machines
RU2235919C2 (ru) * 2002-07-09 2004-09-10 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Статор компрессора газотурбинного двигателя
CN101722459A (zh) * 2009-11-19 2010-06-09 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种航空发动机转子叶片叶尖高速磨削复合加工方法
GB2500167A (en) * 2012-01-10 2013-09-18 Napier Turbochargers Ltd Impeller to shaft connector
CN102817873A (zh) * 2012-08-10 2012-12-12 势加透博（北京）科技有限公司 航空发动机压气机的梯状间隙结构
CN102935610A (zh) * 2012-11-07 2013-02-20 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 发动机转子整体叶盘叶尖曲面加工装置及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
新一代航空发动机转子叶尖高速磨复合加工技术;翟淳，等;《航空制造技术》;20091001(第19期);第49-51页 *
高压压气机转子叶尖组合磨削加工工艺分析;董信台;《航空发动机》;19970815(第3期);第48-51页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105570187A (zh) 2016-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105570187B (zh) 压气机转子叶尖尺寸控制方法
JP5604512B2 (ja) 係着式ばね釣合いおもり及びロータアセンブリ
CN103528824B (zh) 基于弹性基础的内外双转子故障模拟实验台
CN204041531U (zh) 离心压缩机高速齿轮轴和叶轮的联接结构
US20160047305A1 (en) Multi-stage axial compressor arrangement
EP2206577A1 (de) Verfahren zur Herstellung der Schaufelspitzen von in BLISK-Bauweise gefertigten Laufrädern
CN203534824U (zh) 一种基于弹性基础的内外双转子故障模拟实验台
CN113899558A (zh) 一种航空发动机双转子系统碰摩试验装置
CN105466691A (zh) 一种压气机转子叶尖测试安装结构
EP2492452A1 (de) Verfahren zur Konstruktion einer Strömungsmaschine
CN103835971A (zh) 一种新型对旋式通风机
CN104359622B (zh) 一种整体叶轮去除不平衡量方法
CN111335966A (zh) 一种高转速发动机压气机变叶尖尺寸控制安装结构
CN104533532A (zh) 燃气轮机转子的轮盘止口定位结构及燃气轮机转子
CN204312136U (zh) 燃气轮机转子的轮盘止口定位结构及燃气轮机转子
GB2535011A (en) Balancing apparatus, arrangement and method
CN103161515B (zh) 气流驱动装置
CN111306095A (zh) 一种高转速发动机压气机变叶尖尺寸控制方法
CN112372451B (zh) 一种高精度转子叶片及其轮缘尺寸控制方法
US20130216391A1 (en) Method for the production of a one-piece rotor area and one-piece rotor area
GB599809A (en) Improvements in axial flow compressors, turbines and the like
EP3415276B1 (en) Method for grinding tip of rotor blade, and jig for grinding tip of blisk
CN105479319B (zh) 一种整体叶盘叶片自动化复合运动光整方法及装置
RU2018037C1 (ru) Рабочее колесо турбомашины
CN103397913B (zh) 一种低压涡轮带静子平衡法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant